聚氨酯是一种高分子材料，在日常生活中的应用十分广泛，还可做成各种聚氨酯材料。聚氨酯制品性能可调．范围宽、适应性强、耐生物老化、价格适中。当聚氨酯行业进入快速发展阶段时．更加应该关注聚氨酯未来的发展方向。

1聚氨酯的性能特点及应用范围

    聚氨酯为主链含-NHCOO-重复结构单元的一类聚合物，英文缩写PU，由异氰酸酯单体与羟基化合物聚合而成。聚氨酯由于含强极性的氨基甲酸酯基，不溶于非极性基团，具有良好的耐油性、韧性、耐磨性、耐老化性和粘合性。用不同原料可制得适应较宽温度范围50-150℃的材料，包括弹性体、热塑性树脂和热固性树脂，高温下不耐水解亦不耐碱性介质。

    聚氨酯和其他高分子材料一样，其性能受多方面因素的影响，包括主链分子的基本构成、相对分子质量、分子间的作用力、结晶倾向、支化和交联以及取代基的性能、位置和体积。所以，由不同的原材料制得的聚氨酯在性能上存在着一定的差异。选用不同的扩链剂和交联方法对性能将产生不同程度的影响。采用低分子二胺做扩链剂，在基体内生成强极性、耐水解的脲基，使得制品表现出优良的抗拉伸强度和抗撕裂强度，但其扯断伸长率和耐候性却比较差。而二醇扩链剂别能同时赋予PU优良的耐候、抗拉伸和抗撕裂性能。在工业生产过程中，催化剂的选用对产品的性能也存在着重要的影响。常用的催化剂有两类：叔胺类和有机锡类。不同类型的催化剂在反应过程中所起到的作用存在着差异。叔胺类催化剂主要催化水与异氰酸酯的反应：有机锡类化合物主要对醇与异氰酸酯的反应起作用，而对水的催化作用较小。在工业上由于用水做发泡剂，所以经常同时选用叔胺和有机锡类作为混合催化体系。

    聚氨酯弹性体用作滚筒、传送带、软管、汽车零件、鞋底、合成皮革、电线电缆和医用人工脏器等：软质泡沫体用于车辆、居室、服装的衬垫：硬质泡沫体用作隔热、吸音、包装、绝缘以及低发泡合成木材：涂料用于高级车辆、家具、木和金属防护，水池水坝和建筑防渗漏材料，以及织物涂层等：胶粘剂对金属、玻璃、陶瓷、皮革、纤维等都有良好的粘着力。此外，聚氨酯还可制成乳液、磁性材料等。聚氨酯材料也是目前国际上性能最好的保温材料。

2聚氨酯材料的典型应用

    由于聚氨酯含有强极性氨基甲酸酯基团，调节配方中NCO/OH的比例可制得热固性聚氨酯和热塑性聚氨酯的不同产物。按其分子结构可分为线型和体型两种。体型结构中，由于交联密度不同，可呈现硬质、软质或介乎丽者之间的性能，具有高强度、高耐磨和耐溶剂等特点。聚氨酯材料可用在国民生活的各个领域，应用范围非常广。

    (1)聚氨酯仿木材料是通过注塑机向模具注射聚氨酯组合料，待凝固、定形后取出，进行后期涂装工艺等加工。聚氨酯产品具有密度小、质量轻、尺寸稳定性好、不易变形等特性，可配合内埋木棒及铁条来做家具的结构性支撑部件。聚氨酯仿木材料利用模型的方法模制出各种复杂的结构及雕刻图案，可刨、可钉、可锯，有“合成木材”的美称。除了良好的模塑性能外，聚氨酯仿木家具相对于传统木质家具来说，其价格更具优势，并且随着天然木材的紧缺，．环保意识的增加，聚氨酯仿木家具在欧美等发达地区越来越受到欢迎。

    (2)聚氨酯纤维是聚氨基甲酸酯纤维的简称，又称聚氨酯弹性纤维，我国称氨纶，以聚氨酯为原料经干法纺丝或湿法纺丝制得的合成纤维。具有类似橡胶丝的高弹性回复率和高断裂伸长，其弹性伸长达400%-700%。当伸长为500%-600%时，弹性回复率为97%-980%。聚氨酯纤维通常用分散染料、酸性染料或络合染料染色，可纯纺或混纺成裸丝或包芯纱，用于制作弹性编织物或纺织物，如各种内衣、滑雪服、运动衣、游泳衣以及医疗织物、宇航服等。

    (3)聚氨酯树脂作为一种具有高强度、抗撕裂、耐磨等特性的高分子材料，在日常生活、工农业生产、医学等领域广泛应用。用来制备聚醚型聚氨酯。聚合方法随材料性质而不同。合成弹性体时，先制备低相对分子质量二元醇，再与过量芳族异氰酸酯反应，生成异氰酸酯为端基的预聚物，再同丁二醇扩链，得到热塑弹性体：若用芳族二胺扩链，并进一步交联，可得到浇铸型弹性体。聚氨酯弹性体用作滚筒、传送带、软管、汽车零件、合成皮革、电线电缆和医用人工脏器等：软质泡洙体用于车辆、居室、服装的衬垫，硬质泡沫体用作隔热、吸音、包装、绝缘以及低发泡合成木材，涂料用于高级车辆、家具和金属防护，水池水坝和建筑防渗漏材料，以及织物涂层等。胶粘剂对金属、玻璃、陶瓷、皮革、纤维等都有良好的粘着力。

3聚氨酯橡胶轮胎

    轮胎在汽车各部件中占有十分重要的地位．对汽车的各项行驶性能影响极大。橡胶轮胎在使用过程中暴露出使用寿命短、耐磨性和抗撕裂强度较差等缺点，尤其是载重汽车轮胎，因负重能力有限，经常导致爆胎现象的发生。橡胶轮胎的生产设备投资费用很高，而且某些工序需采用手工操作，即使是很高级的成型设备，制造质量和每批产品的质量都不可能完全均匀一致。此外，橡胶轮胎在使用过程中会产生很多废料，报废后回收再利用难度很大，容易造成环境污染。聚氨酯橡胶是由聚酯与二异腈酸酯类化合物聚合而成的。耐磨性能好、其次是弹性好、硬度高、耐油、耐溶剂。缺点是耐热老化性能差，聚氨酯橡胶在汽车工业中应用最多。聚氨酯弹性体是目前最耐磨的弹性体，具有高耐磨、可着色、高耐切割性、优良的耐油及耐化学品等优点。聚氨酯轮胎比橡胶轮胎均匀性更好，且不会出现胎面剥离现象。

    聚氨酯轮胎采用浇注工艺制造，其结构和目前生产的轮胎右很大区别。全聚氨酯充气轮胎是由胎体、带束层和胎面三部分构成。其中，胎体由较高模量的聚氨酯弹性体浇注而成．比较硬（邵尔A型硬度约为85-95），因而耐疲劳性能、尺寸稳定性和耐切割性能都比较好：胎体上部的带束层由沿周向缠绕的芳纶或钢丝帘线构成，胎面则由低模量聚氨酯弹性体(邵尔A型硬度约为70-75)浇注而成，以保证轮胎的耐磨性和行驶性能。

    叉车实心轮胎由于前后桥分配的负荷不同、驱动轮与转向轮的工作特点不同及路面状况的差异，各轮胎的磨损状况不一致．如果同一车桥两侧未更换同厂、相同尺寸、结构、层级和花纹的轮胎，则会加速轮胎的磨损。在一定的载荷和胎压下，车速增加，叉车轮胎作为叉车运动的易损件之一，对叉车行驶中的灵便性、平稳性、安全性和使用经济性有着十分重要的作用．所以正确选用叉车轮胎可提高叉车轮胎的使用寿命．改善叉车的使用性能，降低使用成本。叉车使用的轮胎可分为充气轮胎、充气轮辋实心轮胎和压配式实心轮胎三种。

4聚氨酯泡沫塑料

    聚氨酯泡沫塑料是目前所有的墙体保温材料中保温性能最好的隔热产品，也是世界上最具前瞻性的保温材料。聚氨酯材料是目前国际上性能最好的保温材料，具有质量轻、保温、防潮、隔音、耐热．防震、耐腐蚀、容易与其他材料粘结，燃烧不产生熔滴等优异性能。硬质聚氨酯泡沫塑料简称聚氨酯硬泡。它在聚氨酯制品中的用量仅次于聚氨酯软泡。聚氨酯硬泡多为闭孔结构，具有绝热效果好、重量轻、比强度大、施工方便等优良特性，同时还具有隔音、防震、电绝缘、耐热、耐寒、耐溶剂等特点，广泛用于冰箱、冰柜的箱体绝热层、冷库、冷藏车等绝热材料，建筑物、储罐及管道保温材料，少量用于非绝热场合，如仿木材、包装材料等。一般而言，较低密度的聚氨酯硬泡主要用作隔热保温材料，较高密度的聚氨酯硬泡用作结构材料。聚氨酯硬泡一般为室温发泡，成型工艺比较简单。按施工机械化程度可分为手工发泡及机械发泡；按发泡时的压力可分为高压发泡及低压发泡；按成型方式可分为浇注发泡及喷涂发泡。

    聚氨酯硬泡主要用途有食品等行业冷冻冷藏设备，如冰箱、冰柜、冷库、冷藏车等。聚氨酯硬泡是冷冻冷藏设备的最理想的绝热材料。用于工业设备保温，如储罐、管道等。

    软质聚氨酯泡沫塑料简称聚氨酯软泡，是一种具有一定弹性的柔软性聚氨酯泡沫塑料。它是聚氨酯制品中用量最大的一种聚氨酯产品。聚氨酯软泡多为开孔结构，具有密度低、弹性回复好、吸音、透气、保温等性能，主要用作家具垫材、交通工具座椅坐垫等垫材，工业和民用上也把软泡用作过滤材料、隔音材料、防震材料、装饰材料、包装材料及隔热材料等。

    按软硬程度，即耐负荷性能的不同，聚氨酯软泡可以分为普通软泡、超柔软泡、高承载软泡、高回弹软泡等，其中高回弹软泡、高承载软泡一般用于制造座垫、床垫。按生产工艺的不同，聚氨酯软泡又可分为块状软泡和模塑软泡，块状软泡是通过连续法工艺生产出大体积泡沫再切割成所需形状的泡沫制品，模塑软泡则是通过间隙法工艺直接将原料混合后注入模具发泡成所需形状的泡沫剖品。聚氨酯软泡的主要用途包括以下几个方面：垫材，如座椅、沙发、床垫等（聚氨酯软泡是一种非常理想的垫材材料，垫材也是软泡用量最大的应用领域）；吸音材料，开孔的聚氨酯软泡具有良好的吸声消震功能，可用作室内隔音材料。

5聚氨酯涂料

    聚氨酯涂料是目前较常见的一类涂料，可分为双组分聚氨酯涂料和单组分聚氨酯涂料。双组分聚氨酯涂料一般是由异氰酸酯预聚物和含羟基树脂两部分组成，通常称为固化剂组分和主剂组分：这一类涂料的品种多，应用范围很广，根据含羟基组分的不同可分为丙烯酸聚氨酯、醇酸聚氨酯、聚酯聚氨酯、聚醚聚氨酯、环氧聚氨酯等品种。一般都具有良好的机械性能、较高的固体含量、各方面的性能都比较好。是目前很有发展前途的一类涂料品种。主要应用方向有木器涂料、汽车修补涂料、防腐涂料、地坪漆、电子涂料、特种涂料、聚氨酯防水涂料等。缺点是施工工序复杂．对施工环境要求很高，漆膜容易产生弊病。单组分聚氨酯涂料主要有聚氨酯油涂料、潮气固化聚氨酯涂料、封闭型聚氨酯涂料等品种。应用面不如双组分涂料广，主要用于地板涂料、防腐涂料、预卷材涂料等，总体性能不如双组分涂料全面。

    随着消费者环保意识的逐渐增强，装饰装修市场的逐渐规范，环倮的木器漆将会逐渐替代溶剂型木器漆，目前已涌现出一些更新的产品，其相关的行业标准也将更加完善。涂料丰满度的关键是涂料的固含量，我国的水性聚氨酯产品固含量大多低于35%．原因是聚氨酯分散体粒子表面存在的结合水扩散层使分散体粘度随固含量的提高而增加很快，而水性木器涂料对流平性能要求较高，粘度高则流平性能差，因此生产高固含量聚氨酯分散体的技术难题依然有待解决。耐水／耐醇性能的核心是后交联水性聚氨酯分散体的开发应用，国内已有研究。水性木器涂料在常温条件下成膜，不需高温处理。因此后交联涂料必须是常温交联，后交联固化体系开发难度较大。要实现水性聚氨酯涂料工业的实质性发展，国内企业必须在助剂研发和配方技术方面有所突破。

    在全球市场中．紫外固化水性聚氨酯增长迅速。因为使用时不必在喷涂前将聚酯和聚异氰酸酯混合。同时，这种涂料的聚氨酯分子具有在紫外线照射下的交联性质，能满足特别的高品质要求。拜耳材料科技用于生产木器罩面漆的新型紫外固化水溶性聚氨酯既经济又环保。在紫外光的照射下，涂层能在几秒内固化。另外，该涂料体系除了水，几乎不含其它溶剂，所以VOC含量极低。拜耳材料科技投放市场的涂料喷涂简便，可以应用于窟框、百叶窗、门以及各种外部木质平板。罩面漆可以是透明的，也可以着色，即使在低温条件下也有弹性，拥有良好的抗化学腐蚀性能．最重要的是耐候性强，它们的化学结构是一种特别的脂族聚氨酯，即使在阳光的照射下也几乎不会发生变化。另外，产品在粘合木头和勾勒木头纹理方面性能卓越，特别是在勾勒木头纹理的功能上，可以应用在家具和地板漆。

6汽车用聚氨酯

    轻量化、绿色环保和舒适安全已经成为我国汽车用环保材料发展的三大主题，车用聚氨酯产品将扮演重要的角色。针对汽车工业的发展趋势，我国应大力开发绿色环保、高性能的聚氨酯材料，大幅提高聚氨酯材料利用率。目前’，国际上在车用聚氨酯材料方面发展异常迅速，应用比例逐年升高，我国还停留在较低层面上，科技含量不高，应用范围偏窄。因此，应加快聚氨酯在汽车应用方面的技术研发，努力提升中国汽车工业制造技术水平。

    在汽车材料发展的三大主题中，聚氨酯是实现汽车材料轻量化的关键材料和最主要途径之一，我国应大力推进纤维增强型聚氨酯复合材料、热塑性聚氨酯弹性体材料等具有高抗冲击、高低温稳定性和高性价比等材料的制造新工艺、新产品的研发和推广。

    甲苯二异氰酸酯(TDI)和MDI的主要下游市场是广泛应用于汽车工业的PU泡沫、涂料和粘合剂产品。其中，弹性泡沫塑料主要用于汽车的座椅、靠枕和扶手；PU涂料主要应用于汽车车身外表，如高抛光和防刮漆；PU粘合剂则以出色的粘接和防震性能广泛应用于汽车工业。目前聚氨酯在汽车中的应用范围正在逐渐扩展，应用日益深化。我国应大力开发低有机挥发物含量、低雾化的聚氨酯泡沫汽车内饰材料、生物降解聚氨酯材料、植物油基聚醚多元醇聚氨酯材料、绿色聚氨酯汽车轮胎、水性聚氨酯胶粘剂和涂料等美键材料。此外，开发聚氨酯减噪声材料、微孔聚氨酯弹性体减震缓冲材料、聚氨酯保险杠和安全气囊、舒适聚氨酯汽车坐垫等提高汽车舒适安全的材料也是车用聚氨酯材料的发展方向。

    随着汽车工业的发展，聚氨酯在现代汽车中的应用越来越广泛。高档轿车使用的聚氨酯占整车比例较中低档车型高，即随着轿车档次提高，对其舒适性等性能也提出更高的要求，从而需要使用更多的聚氨酯。汽车工业的发展将直接决定车用聚氨酯产业的未来走向。

    中国汽车工业作为国民经济的重要的支柱产业之一，塑料在汽车配件的生产上从塑料原、辅材料的生产、加工装备与技术的整体水平、塑料制品的研制开发及应用的深度和广度都已步人世界先进大国行列。进入21世纪以来，取得了令世人瞩目的成就，实现了历史性的跨越。尤其是汽车工业规划出台后，需要大量的高质量的塑料汽配件，汽车塑料发展前景看好。

7结束语

    近年来，聚氨酯产品品种、应用领域以及产业规模迅速扩大，已成为发展最快的高分子合成材料工业之一。尤其近年来中国成为世界上聚氨酯发展最快的市场中心，同时生产、应用、研发的技术进展也突飞猛进。随着我国家装、家具涂料市场的迅猛增长，以及环保法律法规和相关行业标准的不断完善，水性涂料尤萁水性聚氨酯木器涂料已开始成为市场亮点。预计今后几年我国水性木器涂料在木器涂料市场的占有率可达20%以上．市场前景看好。