聚氨基甲酸乙酯树脂是什么?

聚氨基甲酸乙酯树脂（英语：Polyurethane，IUPAC 缩写为 PUR，一般缩写为PU）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。聚胺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。所以聚氨酯材料为基础的新型墙体保温材料是一种新型的墙体材料，在欧美等西方国家已经发展的比较成熟了，在中国这方面墙体保温材料的推广还在继续进行中，所以在中国的发展市场非常具有潜力。

研究开发的历史

聚氨酯的研究开发最初是由Otto Bayer和他的同事合作于1937年在德国勒沃库森的I.G.Farben实验室开始的。他们通过实验应用加成聚合原理，利用液态异氰酸酯和液态聚醚或二醇聚酯生成一种有别于当时已发现的聚烯烃和缩聚生成塑料的新型塑料---聚氨酯。新的单体混合物也不同于Wallace Carothers 已取得的对于聚酯的专利。起初，应用仅限于纤维和软质泡沫。随后其发展受二次世界大战影响（期间PU只小范围用于航空座椅），直到1952年异氰酸酯才开始可以通过商业途径购买到。1954年，开始使用甲苯二异氰酸酯（TDI）和聚酯多元醇生产用于商业用图的软质聚氨酯泡沫。这种泡沫（起初被发明者称作仿制的瑞士奶酪）的发明归功于把水加入到反应体系当中，这些物质也用来生产硬质泡沫，粘胶和d性体。线性纤维是由六亚甲基二异氰酸酯（HDI）和1,4-丁二醇（BDO）反应生成的。

第一种商业生产的聚醚多元醇，聚（四亚甲基醚）乙二醇，是由杜邦于1956年用四氢呋喃聚合生成的。BASF和陶氏化学在随后的1957年推出比较便宜的聚烷烃二元醇。这些聚醚多元醇表现出了技术和商业上的优势，如：低成本，易处理，优异的水解稳定性；而且在制备聚氨酯时可以快速取代聚酯多元醇。其他的PU推进者还有Union Carbide和Mobay Corporation, 一家Monsanto/Bayer 合资创办的公司。1960年软质聚氨酯泡沫的产量达到四万五千吨。经过十多年的发展，随着氯氟烷烃鼓泡剂的出现，便宜的聚醚多元醇，和二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）的出现推动了硬质聚氨酯泡沫在高性能的隔热材料的运用。基于聚合MDI（PMDI）的硬质聚氨酯泡沫比基于TDI的材料有更好的热稳定性和燃烧性能。

1967年，氨基甲酸乙酯改性的聚异氰酸酯硬质泡沫被生产出来了，生产出来的低密度隔热材料显示出更好的热稳定性和阻燃性。也是在60年代，汽车的内部安全组件如仪表盘和门的面板开始使用热塑性塑料回填半硬质泡沫制成。

在1969年，Bayer AG在德国的杜塞尔多夫展出了一辆全塑料车。汽车的有些部件是利用一种叫做RIM（反应注塑成型）的新工艺制造而成。RIM技术是用高压注入液态组分然后快速注入反应组分至模腔内。大的部件如汽车仪表盘和面板，也可以用同样的方法注塑成型。聚氨酯的RIM包括许多不同的产品和工艺。利用二元氨链增长剂和氨基甲酸、异氰酸酯和聚脲的三聚工艺，加入添加剂，如研磨过的玻璃、云母，加工过的纤维等，就是所谓的RRIM。可以改善弯曲模量和热稳定性。1983年美国利用这种技术生产出来汽车塑料车身。在模穴内预先加入玻璃纤维，可以进一步改善弯曲模量，这就是所谓的SRIM或叫结构RIM。

从二十世纪80年代初，水吹微孔柔性聚氨酯泡沫被用于汽车面板和轮胎密封空气过滤器的模型垫圈。 此后，由于能源价格上升、以及减少PVC在汽车中使用的要求日增，聚氨酯的市场份额不断增加。昂贵的原料价格因部件重量的减轻，如金属盖和过滤器外壳的减少而得到补偿。高填充的聚氨酯d性体和未填充的聚氨酯泡沫现在被用于高温油过滤器当中。

生产聚氨酯泡沫（包括泡沫橡胶）时，要往反应混合物中加入少量挥发性物质，叫做鼓泡剂。这些简单的物质赋予聚氨酯优异的隔热性能。20世纪90年代初，为了减少对臭氧层的影响，蒙特利尔协议限制使用部分含氯的鼓泡剂。如三氯氟甲烷（CFC-11）。其它的卤代烷，如氯氟烃，1,1-二氯-1-氟乙烷(HCFC-141b)被1994年的IPPC温室气体指令和1997年的欧盟有机挥发性气体指令列为逐渐被淘汰的物质。到90年代末期，虽然还有部分发展中国家使用含卤鼓泡剂，北美和欧洲已越来越多地使用二氧化碳、戊烷，1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)、1,1,1,3,3-五氟丙烷(HFC-245fa)作为鼓泡剂。

基于已有的聚氨酯喷涂技术和聚醚氨化学理论，聚氨酯的喷涂d性材料在二十世纪九十年代得到迅猛的发展。它们的快速反应和对潮湿相对不敏感的特性使得它们成为大面积项目的涂装的首选涂料。 如次级安全外壳，人孔和通道涂层，罐的内衬。经过适当的打底和表面处理后，对混凝土和钢有很好的粘结力。 在相同时期，新的双组分聚氨酯和聚氨酯聚脲共混d性体技术被运用于现场施工的负载床衬垫.这种对小卡车和其它运载货箱的涂装技术创造出一种耐用，耐摩擦的复合金属材料。热塑性塑料内衬弥补了金属在易腐蚀和脆性方面的缺陷。

导管用的聚氨酯都是TPU。\x0d\x0a聚氨酯类热塑性d性体在医疗器械中的应用\x0d\x0a聚氨酯d性体是有软段（长链多元醇）和硬段（二异氰酸酯及扩链剂）嵌段共聚合成的聚合物，通过调整这两个链段的比率，可以制备不同硬度的聚氨酯d性体，硬度范围在60A-84D之间。由于医用级聚氨酯d性体要求纯度高、反应条件和工艺条件要求苛刻，用量不大，生产技术只集中在少数的几家国外大公司手中，如：路博润、拜耳、巴斯夫、陶氏化学和亨斯迈等。\x0d\x0a医用聚氨酯d性体具有良好的延伸性和抗挠曲性，强度高、耐磨损，生物相容性好、无致畸变作用、无过敏反应，血液相容性、抗血栓性能好，且不损伤血液成分，同时聚氨酯材料具有优异的物理机械性能和加工性能，使其在医疗领域得到广泛应用。上世纪50年代，聚氨酯d性体开始应用于医用材料，最初用于骨修复材料，之后又成功用于血管外科手术缝合用补充涂层。聚氨酯d性体作为一种医用材料受到越来越多的重视，各种医用聚氨酯d性体迅速被开发出来。上世纪80年代初，用聚氨酯d性体制作人工心脏移植手术获得巨大成功，使聚氨酯d性体材料在生物医学领域得到进一步的发展。目前，应用聚氨酯d性体开发的医疗产品主要有人工心脏辅助装置、人工血管、各种导管。\x0d\x0a人工心脏以及心脏辅助装置对材料的性能是多方面的，临床实践证明，聚氨酯d性体在血液相容性、生物相容性、耐久性等方面均优于其他橡胶，成为国内外研制人工心脏及其辅助装置的首选材料。目前，人工心脏用聚氨酯d性体有几种已商品化如Biomer、Cardiothane、Pellethane、TecoflexEG等。\x0d\x0a聚氨酯d性体良好的d性、血液相容性以及与天然血管的顺应性成为制备人工血管良好选择。首个应用于人工血管的TPU是Covita公司的聚碳酸酯型聚氨酯，其商品名为Corethane。据有消息称美国的美国莱斯大学研究团队已经生产出了一种新型的聚氨酯d性体材料，该材料可用于制造小直径的人工血管。小直径人工血管由于血液凝结或组织堵塞的原因使得其他材料无能为力。\x0d\x0a当前，在我国医用导管大多采用的原料是软质聚氯乙烯，在医用输注器械中的用量超过10万吨/年，但材料中残留的氯乙烯单体和添加在其中的增塑剂DEHP都会对人体造成潜在的危害。TPU的生物性能、机械性能以及加工性能均与PVC相当，甚至更加优异，同时无毒，且不需要添加助剂进行加工。因此在医用导管方面，TPU从理论上有替代PVC的可能性，统计资料表明，仅美国每年就有1.6万吨聚氨酯d性体用于医用导管的生产，各种导管产值已超过20亿美元。世界年销售各种导管已达数十亿美元。TPU的唯一不足的是医用级TPU价格昂贵，目前主要是应用于高附加值精密介入导管的开发，如：留置针套管、中心静脉导管、外周置入中心静脉导管、电生理导管、造影导管、扩张球囊导管、微导管等。\x0d\x0a采用热塑性聚氨酯d性体和软质聚氯乙烯共混树脂，可制成各种医用特殊输液和输血装置，用聚氨酯d性体制作的双压胶管的内胶层，能防止聚氯乙烯中增塑剂向溶液中迁移。用此种材料生产的血袋能够有效解决单独聚氯乙烯材料制成的血袋所存在的增塑剂迁移问题。\x0d\x0a此外聚氨酯d性体还应用于气管套管、人工假肢、义齿、计生用品、体外循环血液管路、医用连接管路和介入耗材的涂层材料。\x0d\x0a在欧美发达国家，医用聚氨酯d性体材料早已商业化而且新材料、新用途仍在持续开发中，而在国内，这一市场还未被真正开发，很多产品一直靠进口，与国外差距甚大。有媒体报道目前国内对TPU的需求量每年将以20％的速度持续增长。所以，在国内医用聚氨酯d性体材料的研究迫在眉睫。

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