Polyurethane (tiếng Anh: Polyurethane, IUPAC viết tắt là PUR, thường được viết tắt là PU), đề cập đến một loại polymer có chứa các đơn vị đặc trưng carbamate trong chuỗi chính. Vật liệu polymer này được sử dụng rộng rãi trong chất kết dính, lớp phủ, lốp xe tốc độ thấp, miếng đệm, thảm xe hơi và các lĩnh vực công nghiệp khác. Trong lĩnh vực sinh hoạt hàng ngày, polyurethane được sử dụng để tạo ra các bọt và bọt biển nhựa khác nhau. Polyurethane cũng được sử dụng để làm bao cao su (cho những người bị dị ứng với bao cao su) và thiết bị và vật liệu y tế. Bởi vì polyurethane có độ dẫn nhiệt rất thấp, các vật liệu cách nhiệt tường mới dựa trên vật liệu của nó đã dần phát triển và trưởng thành ở các nước phương Tây như Châu Âu và Hoa Kỳ.
Nghiên cứu và phát triển polyurethane được bắt đầu lần đầu tiên vào năm 1937 bởi Otto Bayer và các đồng nghiệp của ông trong phòng thí nghiệm của Fabien ở Leverkusen, Đức. Họ đã áp dụng nguyên tắc trùng hợp bổ sung thông qua các thí nghiệm, sử dụng isocyanate lỏng và polyether lỏng hoặc glycol polyester để tạo ra một loại nhựa-polyurethane mới, khác với polyolefins và nhựa tạo ra polycondensation đã được phát hiện vào thời điểm đó. Hỗn hợp monome mới cũng khác với các bằng sáng chế mà Wallace Carothers đã thu được cho polyester. Lúc đầu, ứng dụng được giới hạn trong các sợi và bọt linh hoạt, có tên tiếng Anh: Igamid U, sợi làm bằng nhựa này được gọi là tiếng Anh: Perlon U, nhưng vào năm 1944, nó chỉ đạt 25t / tháng. Sau đó, sự phát triển của nó bị ảnh hưởng bởi Chiến tranh thế giới thứ hai (trong thời kỳ PU chỉ được sử dụng trong ghế hàng không trong một khu vực nhỏ), mãi đến năm 1952, isocyanates mới bắt đầu có sẵn trên thị trường. Năm 1954, Monsanto của Hoa Kỳ và Bayer của Đức đã thành lập một liên doanh Mobay Chemical, và bắt đầu sử dụng toluene diisocyanate (TDI) và polyester polyol để sản xuất bọt polyurethane linh hoạt cho mục đích thương mại tại Hoa Kỳ. Việc phát minh ra bọt này (được các nhà phát minh gọi là phô mai Thụy Sĩ giả) là do bổ sung nước vào hệ thống phản ứng. Những chất này cũng được sử dụng để sản xuất bọt cứng, nhớt và chất đàn cải. Các sợi tuyến tính được hình thành bởi phản ứng của hexamethylene diisocyanate (HDI) và 1,4-butanediol (BDO) [1].
Polyether polyol, poly (tetramethylene ether) glycol được sản xuất thương mại đầu tiên, được sản xuất bằng cách trùng hợp tetrahydrofuran bởi DuPont vào năm 1956. BASF và Dow Chemical đã giới thiệu polyalkane diols rẻ hơn vào năm 1957. Các polyol polyether này cho thấy những lợi thế kỹ thuật và thương mại, chẳng hạn như: chi phí thấp, xử lý dễ dàng, ổn định thủy phân tuyệt vời; và có thể nhanh chóng thay thế polyol polyester khi chuẩn bị polyurethane. Các nhà quảng bá PU khác bao gồm Union Carbide và Mobay Chemical. Năm 1960, sản lượng bọt polyurethane linh hoạt đạt 45.000 tấn. Sau hơn mười năm phát triển, với sự xuất hiện của các tác nhân sủi bọt chlorofluoroalkane, polyol polyether giá rẻ và diphenylmethane diisocyanate (MDI) đã thúc đẩy việc sử dụng bọt polyurethane cứng nhắc trong vật liệu cách nhiệt hiệu suất cao. Việc sử dụng. Bọt polyurethane cứng dựa trên MDI polymer (PMDI) có độ ổn định nhiệt và hiệu suất đốt cháy tốt hơn so với vật liệu dựa trên TDI.
Năm 1967, bọt cứng polyisocyanate biến đổi urethane đã được sản xuất, và các vật liệu cách nhiệt mật độ thấp được sản xuất cho thấy sự ổn định nhiệt và chống cháy tốt hơn. Cũng trong những năm 1960, các thành phần an toàn bên trong của ô tô, chẳng hạn như bảng điều khiển và tấm cửa, bắt đầu được làm bằng nhựa nhiệt dẻo với bọt bán cứng.
Năm 1969, Bayer trưng bày một chiếc xe toàn bằng nhựa tại Dusseldorf, Đức. Một số bộ phận của xe được sản xuất bằng một quy trình mới gọi là RIM (Ép phun phản ứng). Công nghệ RIM sử dụng áp suất cao để tiêm các thành phần chất lỏng và sau đó nhanh chóng tiêm các thành phần phản ứng vào khoang khuôn. Các bộ phận lớn như bảng điều khiển xe hơi và bảng điều khiển cũng có thể được ép phun theo cùng một cách. RIM của polyurethane bao gồm nhiều sản phẩm và quy trình khác nhau: sử dụng bộ mở rộng chuỗi diamine và quá trình trimerization của urethane, isocyanate và polyurea, thêm các chất phụ gia, chẳng hạn như thủy tinh đất, mica, sợi xử lý, v.v., để tạo thành cái gọi là RRIM, nó có thể cải thiện mô đun uốn cong và ổn định nhiệt. Năm 1983, Hoa Kỳ đã sử dụng công nghệ này để sản xuất thân nhựa ô tô. Thêm sợi thủy tinh trong khoang khuôn trước có thể cải thiện hơn nữa mô đun uốn cong, cái gọi là SRIM hoặc cấu trúc RIM.
Kể từ đầu những năm 1980, bọt polyurethane linh hoạt siêu nhỏ thổi nước đã được sử dụng làm miếng đệm mô hình cho các tấm ô tô và bộ lọc không khí lốp xe. Kể từ đó, do giá năng lượng tăng và yêu cầu ngày càng tăng để giảm sử dụng PVC trong ô tô, thị phần polyurethane đã tiếp tục tăng. Giá nguyên liệu đắt đỏ được bù đắp bằng cách giảm trọng lượng của các thành phần, chẳng hạn như giảm vỏ kim loại và vỏ bộ lọc. Chất đàn chỉnh polyurethane chứa đầy cao và bọt polyurethane chưa được lấp đầy hiện được sử dụng trong các bộ lọc dầu nhiệt độ cao.
Khi sản xuất bọt polyurethane (bao gồm cao su xốp), một lượng nhỏ các chất dễ bay hơi, được gọi là tác nhân sủi bọt, được thêm vào hỗn hợp phản ứng. Những chất đơn giản này mang lại cho polyurethane đặc tính cách nhiệt tuyệt vời. Vào đầu những năm 1990, để giảm tác động lên tầng ozone, Nghị định thư Montreal đã hạn chế sử dụng một số tác nhân sủi bọt có chứa clo. Chẳng hạn như trichlorofluoromethane (CFC-11). Các ankan halogen hóa khác, chẳng hạn như chlorofluorocarbons, 1,1-dichloro-1-fluoroethane (HCFC-141b) được liệt kê là bị loại bỏ bởi Chỉ thị khí nhà kính IPPC năm 1994 và chất Chỉ thị khí hữu cơ dễ bay hơi eu năm 1997. Vào cuối những năm 1990, mặc dù vẫn còn một số nước đang phát triển sử dụng các tác nhân sủi bọt có chứa halogen, Bắc Mỹ và Châu Âu đã ngày càng sử dụng carbon dioxide, pentane, 1,1,2-tetrafluoroethane (HFC-134a), 1,1,1,3,3-pentafluoropropane (HFC-245fa) như một chất sủi bọt.
Dựa trên công nghệ phun polyurethane hiện có và lý thuyết hóa học polyetheramine, phun vật liệu đàn hồi của polyurethane đã được phát triển nhanh chóng vào những năm 1990. Phản ứng nhanh chóng và sự vô cảm độ ẩm tương đối của chúng làm cho chúng trở thành lớp phủ được lựa chọn cho các dự án diện tích lớn. Chẳng hạn như vỏ an toàn thứ cấp, hố ga và lớp phủ kênh, lớp lót bể. Sau khi xử lý sơn lót và bề mặt thích hợp, nó có độ bám dính tốt với bê tông và thép. Trong cùng thời gian, công nghệ polyurethane hai thành phần và polyurethane polyurethane pha trộn đàn hồi mới đã được áp dụng cho lớp lót giường tải để xây dựng tại chỗ. Công nghệ phủ này cho xe tải nhỏ và các hộp hàng hóa khác tạo ra một vật liệu kim loại composite bền, chống ma sát. Lớp lót nhiệt dẻo tạo nên những thiếu sót của kim loại trong sự ăn mòn và giòn.