聚氨酯的性能与合成

聚氨酯（IUPAC缩写为PUR，一般缩写为PU），又称聚氨甲酸酯，是指主链中含有氨基甲酸酯特征单元的一类高分子。这种高分子材料广泛用于黏合剂，涂层，低速轮胎，垫圈，车垫等工业领域。在日常生活领域聚氨酯被用来制造各种泡沫和塑料海绵。聚氨酯还被用于制造避孕套（对乳胶避孕套过敏的人适用）和医用器材和材料。由于聚氨酯具有非常低的导热系数，其材料为基础的新型墙体保温材料开始在欧美等西方国家逐步发展成熟。

性能

聚氨酯抗多种酸碱和有机溶剂腐蚀，因此经常被用在橡胶制品在恶劣环境下的替代品。其力学性能具有很大的可调性。通过控制结晶的硬段和不结晶的软段之间的比例，聚氨酯可以获得不同的力学性能。因此其制品具有耐磨、耐温、密封、隔音、加工性能好、可降解等优异性能。

合成

聚氨酯是指具有氨基甲酸酯结构的高分子材料，生产反应见下图：

聚氨酯属于反应型高分子材料，同类的塑料还包括：环氧树脂、不饱和聚酯、酚醛塑料。其中的氨基甲酸酯基团是由异氰酸酯官能团-N=C=O和羟基-OH反应生成的。聚氨酯是由聚亚胺脂和多元醇在催化剂和其它助剂存在下加成聚合反应而生成。既然这样，聚亚胺酯是一个含有两个以上异氰酸官能团R-(N=C=O)n≥2的分子，而多元醇是一个含有两个以上羟基官能团R'-(OH)n≥2的分子。反应产物是包含有氨基甲酸酯基 -RNHCOOR'-的聚合物。

异氰酸酯会和任何含有活泼氢离子的分子发生反应。更重要的是，异氰酸酯会和水反应生成脲键并放出二氧化碳。它们还会和聚醚胺反应生成聚脲。商业制造时，液态异氰酸酯和包含多元醇、催化剂和其它助剂的混合物反应生成聚氨酯。这两种组分即通常所指的聚氨酯配方体系。北美称异氰酸酯为A组分，或叫“ISO”。多元醇和其它助剂的混合物被称为B组分，或叫“POLY"，这种混合物有时也被称作树脂或树脂混合物。在欧洲，A组分和B组分正好相反。树脂混合的助剂可以包括链增长剂、交联剂、表面活性剂、阻燃剂、发泡剂、颜料和填料。

聚氨酯中个必不可少的的组分是异氰酸酯。含有两个异氰酸酯官能团的分子叫二异氰酸酯。这些分子也被称作单体，因为他们是用来生成含有三个以上异氰酸酯官能团的聚合异氰酸酯。异氰酸酯可以分成芳香族的，如二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）或甲苯二异氰酸酯（TDI）；还有脂肪族的，如六亚甲基二异氰酸酯（HDI）或异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）。聚合的异氰酸酯如聚合二苯基甲烷二异氰酸酯，它是由含有二、三、四或更多异氰酸酯官能团（平均2.7个官能团）的分子混合组成的。异氰酸酯可以通过和多元醇反应生成一种预聚物。当异氰酸酯和羟基官能团的化学当量比率大于2:1时，生成一种准预聚物，当其当量比率等于2:1时，生成真正的聚合物。异氰酸酯的比较重要的性质包括分子结构、NCO含量，功能特性和粘度。

生产

按异氰酸、多元醇和水等的配比不同，可以合成硬泡和软泡等泡沫材料，聚氨酯硬质泡沫导热系数小，硬度高，被广泛应用于汽车、冰箱等内衬体的填充。在当今能源紧缺的情况下，聚氨酯材料可以作为墙体内层涂料（因为聚氨酯极其易燃，所以作为涂料时要加入阻燃剂），以达到室内保温效果。聚氨酯是生活中最常见的一种高分子材料，广泛应用于制作各种“海绵”制品。以及避震、抗摩擦用途的弹性材料，例如鞋底、拖拉机及坦克的履带衬底和田径运动的跑道，以及作为天然橡胶的替代品，例如医用制品的护套及避孕套等。