聚氨酯（Polyurethane，簡稱PU）全稱為聚氨基甲酸酯，是主鏈上含有重復氨基甲酸酯基團的大分子化合物的統(tǒng)稱。聚氨酯可通過改變原料的種類和化學結(jié)構(gòu)、規(guī)格指標、配方比例制造出具有各種性能的不同制品。
關于聚氨酯的由來，要從異氰酸酯說起。有機異氰酸酯是一種不存在于天然界的化合物，最早是由德國化學家沃爾茨（Wurtz）于1849年用烷基硫酸鹽與氰酸鉀進行復分解反應合成烷基異氰酸酯。當時，沒有給異氰酸酯找到合適的用途，更沒有將氰酸酯的加聚反應進行了研究，發(fā)現(xiàn)可以生成各種聚氨酯及聚脲化合物，但實用性不大。
將近一世紀之后，1937年，在德國勒沃庫森I.G.Farben（法本）實驗室，化學家奧托·拜耳（OttoBayer）及其同事應用加成聚合原理，利用液態(tài)異氰酸酯和液態(tài)聚醚或二醇聚酯生成了一種新材料，有別于當時已發(fā)現(xiàn)的聚烯烴和縮聚生成的塑料，這就是聚氨酯。1941~1942年，德國Bayer公司建立了1200噸/年的聚氨酯工廠，初始的聚氨酯生產(chǎn)技術開始被開發(fā)，并在歐美開始發(fā)展，同時逐漸向其他國家和地區(qū)擴散。
聚氨酯膠黏劑的特性
1、粘結(jié)力強，初粘力大，適用范圍廣
由于聚氨酯膠粘劑分子鏈中的－NCO可以和多種含活潑氫的官能團反應，形成界面化學鍵結(jié)合，因此對多種材料具有極強的粘附性能。不僅可以粘結(jié)多孔性的材料，如泡沫塑料、陶瓷、木材、織物等，還可以粘接多種金屬、無機材料、塑料、橡膠和皮革等，是一種適用范圍很廣的膠粘劑。
2、突出的耐低溫性能
在極低的溫度下，一般的高分子材料都轉(zhuǎn)化為玻璃態(tài)而變脆，而聚氨酯膠粘劑即使在－250℃以下仍能保持較高的剝離強度，同時其剪切強度隨著溫度的降低反而大幅度上升。
我國已經(jīng)成為全球PU膠黏劑和密封劑的消費中心，全球企業(yè)的生產(chǎn)也逐漸向我國轉(zhuǎn)移，產(chǎn)品產(chǎn)銷量保持高速增長。根據(jù)中國膠粘劑和膠粘帶工業(yè)協(xié)會發(fā)布的《中國膠粘帶和膠粘劑市場報告及“十三五”發(fā)展規(guī)劃》顯示，“十三五”期間，我國膠粘劑行業(yè)仍處于重要發(fā)展機遇期，銷售額年均增長率為8.3%，2020年末我國膠粘劑產(chǎn)量達1033.7萬噸，銷售額達1328億元。
在大分子主鏈中含有氨基甲酸酯基的聚合物稱為聚氨基甲酸酯，簡稱聚氨酯。它是異氰酸酯基團與多元醇的羥基發(fā)生反應形成的高分子材料。它具有良好的柔韌性、耐沖擊性、耐化學品性、耐磨性等，其中耐低溫性尤其優(yōu)異。
聚氨酯結(jié)構(gòu)
通過調(diào)節(jié)原料和配方，可以設計出適合各種材料間粘接及各種不同用途的多類型聚氨酯膠黏劑。德國膠黏劑專家Gunter Festel指出：聚氨酯膠黏劑的多樣性幾乎為每一種粘接難題都準備了解決方案。
世界聚氨酯膠黏劑發(fā)展簡史
聚氨酯的特征原料是異氰酸酯，它是不存在于自然界的有機化合物。
1849年，英國化學家烏爾茲(Wurtz)用烷基硫酸鹽與氰酸鉀進行復分解反應，首次合成了脂肪族異氰酸酯化合物。
1850年，美國化學家霍夫曼(Hofmann)采用聯(lián)苯酰胺制得苯基異氰酸酯。
1844年，德國亨切爾教授(Hentschel)等人采用胺或胺鹽和酰氯反應，合成制得異氰酸酯化合物。該反應為異氰酸酯化合物的工業(yè)化生產(chǎn)奠定了理論基礎。
1937年，德國法本公司（拜爾公司前身）的奧托·拜爾(Ottod·Bayer)博士發(fā)現(xiàn)異氰酸酯能與含活潑氫的化合物發(fā)生反應，如二異氰酸酯與二元胺反應能制成有強度的聚合物，從而奠定了聚氨酯化學基礎，并首次利用異氰酸酯與多元醇化合物制得聚氨酯樹脂。
1940年，法本公司研究人員發(fā)現(xiàn)異氰酸酯具有特殊的粘合性能，并將三苯基甲烷三異氰酸酯成功地應用于金屬與丁鈉橡膠的黏結(jié)，在二戰(zhàn)期間使用到坦克履帶上，使聚氨酯膠黏劑首次工業(yè)化。
1944年，法本公司建成聚氨酯樹脂(Igamid U)10噸/月及其熔融紡絲貝綸U(Perlon U)25噸/月的試驗車間，迎來了聚氨酯工業(yè)的新時代。
1950年，美國、英國等相繼開始了聚氨酯工業(yè)化，代表性公司有美國杜邦及英國ICI。
1955年，日本在戰(zhàn)后由德國及美國引入聚氨酯工業(yè)化生產(chǎn)技術后開始聚氨酯工業(yè)生產(chǎn)，并逐步形成自己的特點，其中聚氨酯彈性體所占比例高于歐美。
1975年，日本光洋公司成功開發(fā)“乙烯類聚氨酯”水性膠黏劑，于六年后投入工業(yè)化生產(chǎn)。目前日本聚氨酯膠黏劑的研究與生產(chǎn)十分活躍，與美國、西歐一起成為聚氨酯生產(chǎn)、出口大國。
聚氨酯膠黏劑產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，現(xiàn)已成為一個品種繁多，應用廣泛的行業(yè)。隨著聚氨酯膠黏劑技術的不斷成熟，下游產(chǎn)業(yè)技術標準升級，聚氨酯膠黏劑逐步進入諸多新興領域，市場容量有望進一步增加。
我國聚氨酯膠黏劑行業(yè)發(fā)展概況
20世紀60年代末，我國開始生產(chǎn)聚氨酯膠黏劑，但由于國民經(jīng)濟薄弱，應用開發(fā)緩慢，需求不大，產(chǎn)業(yè)規(guī)模小。
80年代，我國對水性聚氨酯膠黏劑的研究更為活躍，但與國外水性聚氨酯膠黏劑產(chǎn)品系列化、大工業(yè)的水平相比，仍處于開發(fā)階段。
90年代，我國進入改革開放時期，由于進口產(chǎn)品迫切需要國產(chǎn)化，相關的科研院所和生產(chǎn)單位加大開發(fā)力度，膠黏劑新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。迄今為止，國外有的膠粘劑品種我國現(xiàn)在也基本都有。
目前，國內(nèi)聚氨酯膠黏劑市場還主要以通用型、中低檔產(chǎn)品為主，國內(nèi)大量中小企業(yè)生產(chǎn)此類產(chǎn)品，價格競爭較為激烈。高技術含量、特種型、功能型和環(huán)保節(jié)能的膠黏劑產(chǎn)品生產(chǎn)難度較大，主要由境外企業(yè)、國外投資企業(yè)及部分國內(nèi)大型膠黏劑企業(yè)生產(chǎn)，產(chǎn)品利潤空間相對較大。
因此，國內(nèi)相關企業(yè)與研究單位應加大研發(fā)投入，盡快實現(xiàn)國產(chǎn)化，降低成本，同時加快施工設備及包裝容器的技術改造。此外，還需加大對適應環(huán)保、資源等政策法規(guī)要求的水性膠、熱熔膠、無溶劑膠的研究開發(fā)力度。
