定義

　　PU是Polyurethane的縮寫，中文名為聚氨基甲酸酯簡(jiǎn)稱聚氨酯。由于，只需要簡(jiǎn)單修改配方，便可獲得不同的密度、彈性、剛性等物理性能。目前，已大量替代玻璃纖維保溫材料、木材、傳統(tǒng)橡膠制品等。PU是一種人造的合成材料，具有真皮的質(zhì)感，非常結(jié)實(shí)耐用，而且價(jià)格低廉。

　　PU皮與人造皮革的不同

　　人造革是最早發(fā)明用于皮質(zhì)面料的代用品，它是用PVC加增塑劑和其他的助劑壓延復(fù)合在布上制成，優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜、色彩豐富、花紋繁多，缺點(diǎn)是容易變硬、變脆。PU合成革是用于代替PVC人造革，它的價(jià)格比PVC人造革要高。從化學(xué)結(jié)構(gòu)來說，它更接近皮質(zhì)面料，它不用增塑劑來達(dá)到柔軟的性質(zhì)，所以他不會(huì)變硬、變脆，同時(shí)具有色彩豐富、花紋繁多的優(yōu)點(diǎn)，價(jià)格又比皮質(zhì)面料便宜，所以受到消費(fèi)者的歡迎。

　　皮質(zhì)面料和PVC人造革、PU合成革用兩種方法來區(qū)別：一是用面料的背面區(qū)別，方法是PVC人造革、PU合成革一般背面是布基(或針織布基)用眼就能看出來了;二是用燃燒融化的方法來區(qū)別，方法是取一小塊面料放在火上，皮質(zhì)面料的不會(huì)融化，而PVC人造革、PU合成革會(huì)融化。

　　PVC人造革、PU合成革的區(qū)別可以用汽油浸泡的方法區(qū)別，方法是用一小塊面料，放在汽油中半個(gè)小時(shí)，然后取出，如果是PVC人造革，則會(huì)變硬、變脆，如果是PU合成革，則不會(huì)變硬、變脆。

　　PU基本性質(zhì)

　　被廣泛運(yùn)用于：

　　建筑墻外保溫材料墻內(nèi)保溫噴涂保溫材料

　　冰箱集裝箱冷柜保溫

　　PU高仿花卉

　　紙張印刷

　　纜繩化纖

　　高速路面

　　家庭裝潢(墻角線條，復(fù)古背景墻)

　　家具(仿木桌椅)

　　發(fā)泡填充劑

　　航天、汽車工業(yè)(隔音密封條)

　　高檔體育用品器材(例：拳擊手套內(nèi)膽，臺(tái)拳道護(hù)腳，柔道墊子等)

　　人工合成PU皮革

　　制鞋工業(yè)

　　通用涂料

　　特種防護(hù)涂料

　　粘合劑等

　　中心靜脈導(dǎo)管(醫(yī)療耗材)

　　發(fā)現(xiàn)與使用

　　1849年德國化學(xué)家沃爾茨(Wurze)用烷基硫酸鹽與氰酸鉀進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)合成了烷基異氰酸酯。接著化學(xué)家霍夫曼(A.W.Hoffmann)在1850年成功合成了苯異氰酸酯。后來亨切爾(Hentschel)等人在1884年合成了異氰酸酯。

　　在當(dāng)時(shí)異氰酸酯并沒有找到什么利用價(jià)值，也根本沒有運(yùn)用于高分子化學(xué)合成。直至德國化學(xué)家拜耳(Bayer)和當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)室的同事進(jìn)行了反復(fù)研究，發(fā)現(xiàn)異氰酸酯可合成聚氨酯和聚脲化合物，可是實(shí)用性依然不大。1933年，美國杜邦公司的卡羅瑟斯(W.H.Carothers)發(fā)明了“尼龍'，刺激了德國。當(dāng)時(shí)德國想盡快發(fā)明一種能與其抗衡的產(chǎn)品。這也加速了那時(shí)的拜耳對(duì)聚氨酯的研發(fā)工作，他們發(fā)現(xiàn)鏈狀的聚氨酯具有熱塑性、可紡性，能制成塑料和纖維。當(dāng)時(shí)，商品名為Igamid U 和 Perlon U。

　　性質(zhì)

　　原子化焓：kJ /mol at 25℃

　　360

　　導(dǎo)熱系數(shù)：W/(m·K)

　　0.027

　　汽化熱:(千焦/摩爾)

　　344.0

　　導(dǎo)電性：10^6/(cm ·Ω )

　　0.00666

　　熔化熱:(千焦/摩爾)

　　2.840

　　熱容：J /(mol· K)

　　35.5

　　密度：g/cm3

　　1.25

　　應(yīng)用

　　聚氨酯也稱超纖皮，質(zhì)量?jī)?yōu)于PVC(俗稱西皮)。現(xiàn)在服裝廠家廣泛用此種材料生產(chǎn)服裝，俗稱仿皮服裝. 另外好的包包多采用進(jìn)口PU皮;

　　PU配皮是一種其反面是牛皮的第二層皮料，在表面涂上一層PU樹脂，所以也稱貼膜牛皮。其價(jià)格較便宜，利用率高。其隨工藝的變化也制成各種檔次的品種，如進(jìn)口二層牛皮，因工藝獨(dú)特，質(zhì)量穩(wěn)定，品種新穎等特點(diǎn)，為目前的高檔皮革，價(jià)格與檔次都不亞于頭層真皮。

　　PU皮與真皮包各有特點(diǎn)，PU皮包外觀漂亮，好打理，價(jià)格較低;真皮價(jià)格昂貴，打理麻煩，耐用。

　　另外，目前很多鋼結(jié)構(gòu)廠房，冷庫等工業(yè)用廠房均采用聚氨酯材料發(fā)泡而成的隔熱夾芯板，添加阻燃劑的聚氨酯復(fù)合板材就有良好的隔熱保溫，和阻燃效果。此外聚氨酯材料也大量運(yùn)用于建筑外墻保溫材料

　　提高PU的耐熱性能的方法

　　1：?jiǎn)误w或者低聚物

　　PU耐熱性，主要取決于軟段。

　　從異氰酸酯角度來看，發(fā)展高耐熱性的單體目前幾乎沒有什么可能，即使是現(xiàn)有的大批量生產(chǎn)的異氰酸酯，我國都沒有做全，做好，發(fā)展一個(gè)新的異氰酸酯難度可想 而知。即使異氰酸酯耐熱性提高，多元醇的耐熱性依然需要跟上去。因此只能從多元醇或者胺考慮?，F(xiàn)有的聚醚或者聚酯多元醇，其耐熱性很難有根本性的提高，縱 觀其它低聚物，有機(jī)硅和有機(jī)氟是可以考慮的對(duì)象，全氟醇很難做，而嵌段需要的結(jié)構(gòu)更是難見到，比較現(xiàn)實(shí)的就是有機(jī)硅。

　　普通的羥基硅油就是典型的多元醇結(jié)構(gòu)，特別是二甲基硅油，價(jià)格便宜，品種多樣，耐熱到200度問題不大，只可惜它徒有那兩個(gè)羥基，它除了和同門兄弟縮合所 得到產(chǎn)品穩(wěn)定外，和其它單體，比如異氰酸酯是得不到穩(wěn)定聚合物的。這樣的羥基，是硅羥基，結(jié)構(gòu)：Si-OH，在有機(jī)硅行業(yè)就簡(jiǎn)稱羥基。實(shí)際上，羥基硅油與 異氰酸酯反應(yīng)將產(chǎn)生水，產(chǎn)生水的后果。。。

　　要獲得穩(wěn)定的聚合物，必須是烴羥基硅油，即需要Si-Cn-OH，n>=3的結(jié)構(gòu)，當(dāng)然，這樣結(jié)構(gòu)的硅醚多元醇成本比普通硅油高的多。即使成本高， 它還是物有所值：不但提高耐熱性，也提高柔軟性，耐水(特別是耐濕摩擦)性，隔離性，耐干磨。只要加入適量，成本是可以接受的。

　　2：納米材料在PU上的應(yīng)用

　　納米粉體的制備，已經(jīng)不是懸念，許多品種已經(jīng)是工業(yè)化大批量，萬噸級(jí)了。比如納米碳酸鈣，納米氧化硅。在PU領(lǐng)域，問題是它們的分散很不容易，但除此之 外，粉體與傳統(tǒng)PU相互之間的作用也是必須的。良好的分散不代表納米粉體的優(yōu)勢(shì)能夠充分展現(xiàn)，還需要某種“結(jié)合”。要不然，相同粒徑的納米碳酸鈣和納米氧 化硅補(bǔ)強(qiáng)的材料性能就不會(huì)差距那么大吧。要做到良好的分散還要能夠和PU有某種相互作用，當(dāng)然最好是化學(xué)鍵，納米粉體的表面必須符合PU的要求。即：所謂 納米粉體表面改性。理想的改性是：和PU親和，表面有可反應(yīng)基團(tuán)，改性后不能導(dǎo)致納米粉體的粒徑增加。

　　做到這些可不容易，比如說，對(duì)氧化硅，人們普遍使用偶聯(lián)劑，但對(duì)于納米氧化硅，其改性結(jié)果將導(dǎo)致氧化硅的交聯(lián)，成為微米級(jí)的顆粒，因?yàn)楣枧悸?lián)劑水解后雖然可以和氧化硅表面的羥基結(jié)合，但它本身也會(huì)聚合成體型結(jié)構(gòu)，因此必須要特殊的改性劑、改性方法。

　　納米硅球，表面具有羥基(當(dāng)然是烴羥基)或者氨基，這是很好的PU用交聯(lián)劑，同時(shí)還是納米填料，當(dāng)然也可以做成親PU但惰性的表面

　　對(duì)于普通的PU，這樣的改性硅球，同樣可以大幅度的提高其耐溫性、耐磨、耐水等等。

　　根據(jù)需要，納米硅球還可以將其活性基團(tuán)封閉以滿足單組分或者其它特殊要求。