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为天地立心，为生民立命，为往圣继绝学，为万世开太平。——张载

聚氨酯基本知识概括

聚氨酯属于反应型高分子材料，其中的氨基甲酸酯基团是由异氰酸酯官能团

和羟基反应生成的。聚氨酯是由聚亚氨酯和多元醇在催化剂和其它助剂存在下加

成聚合反应而生成。如此，聚亚氨酯是一个含有两个以上异氰酸官能团的分子，

而多元醇是一个含有两个以上羟基官能团的分子。商业制造时，液态异氰酸酯和

包含多元醇、催化剂和其它助剂的混合物反应生产聚氨酯，这两种组分即通常所

指的聚氨酯配方体系。北美称异氰酸酯为A组分，或叫“ISO”，多元醇和其它

助剂的混合物被称为B组分，或叫“POLY”，这种混合物有时也被称作树脂或

树脂混合物。在欧洲，A组分和B组分正好相反。树脂混合的主剂可以包括链

增长剂、交联剂、表面活性剂、阻燃剂、发泡剂、颜料和填料。

一、聚氨酯的结构与性能

聚氨酯可看作是一种含有软链段和硬链段的嵌段共聚物（～软段～硬段～软

段～硬段～软段～）。软段由低聚物多元醇（通常是聚醚或聚酯二醇）组成，硬

段由多异氰酸酯或其与小分子扩链剂组成。由于非极性、低熔点的软段与极性的、

高熔点的硬段热力学不兼容，产生微观相分离，在聚合物体内部形成相区或微相

区。而聚氨酯的粘弹性就来自硬段和软段的相分离。聚氨酯中存在氨酯、脲、酯、

醚等基团产生广泛的氢键，其中氨酯和脲键产生的氢键对硬段相区的形成具有较

大的贡献。聚氨酯的硬段起增强作用，提供多官能团度物理交联（即形成氢键而

起“交联”作用），软段基体被硬段相区交联。

软段是由低聚物多元醇构成的，这类多元醇的分子量通常在600-3000之间。

一般来说，软段在PU中占大部分，不同的低聚物多元醇与二异氰酸酯制备的PU

性能各不相同。软段的结晶性对最终聚氨酯的机械强度和模量有较大的影响。特

别在收到拉伸时，由于应力而产生的结晶化（软段规整化）程度越大，拉伸强度

越大。PU结晶性与其软段低聚物的结晶性基本一致。结晶作用能成倍地增加粘

结层的内聚力和粘结力。软段的分子量对聚氨酯的力学性能有影响。

硬段由多异氰酸酯或多异氰酸酯与扩链剂组成。异氰酸酯的结构对PU材料

的性能有很大的影响。扩链剂对PU性能也有影响。提高PU中硬段的含量通常

使硬度增加、弹性降低，且一般来说，聚氨酯的内聚力和粘结力亦得到提高。但

若硬段含量太高，由于极性基团太多会约束聚合物链段的活动和扩散能力，有可

能降低粘接力。含有游离—NCO基团的胶黏剂却不是如此，因为—NCO会与基

材表面发生化学作用。

对于大多数反应性PU胶粘剂体系来说，PU分子量对胶粘剂粘接强度的影

响主要应从固化前的分子扩散能力、官能度及固化产物的韧性、交联密度等综合

因素来看。分子量小则分子活动能力和胶液的润湿能力强，是形成良好粘接的一

个条件，倘若固化时的分子量增长不够，则粘接强度仍较差。胶粘剂中预聚体的

分子量大则初始粘接强度好，分子量小则初粘力小。

二、异氰酸酯

异氰酸酯是聚氨酯中一个必不可少的组分。含有两个异氰酸酯官能团的分子

叫二异氰酸酯。这些分子也被称作单体，因为它们是用来生成含有三个以上异氰

酸酯官能团的聚合异氰酸酯。异氰酸酯可以分成芳香族的，如二苯甲烷二异氰酸

酯（MDI)或甲苯二异氰酸酯（TDI)；还有脂肪族的，如六亚甲基二异氰酸酯（HDI）

或异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)。聚合的异氰酸酯如聚合二苯基甲烷二异氰酸酯,

它是由含有二、三、四或更多异氰酸酯官能团（平均2.7个官能团）的分子混合

组成的。异氰酸酯可以通过