聚氨酯材料的生產(chǎn)已經(jīng)遍及整個(gè)北美地區(qū)。據(jù)悉,北美聚氨酯泡沫市場總體的年均增長率有望達(dá)到6%左右。估計(jì)截止2020年,增長領(lǐng)域主要集中在住宅及工業(yè)中噴涂聚氨酯泡沫應(yīng)用的市場中,以及軍事應(yīng)用等。此外,聚氨酯還將被應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè),對傷口進(jìn)行及時(shí)有效的處理。
聚氨酯彈性體由于其結(jié)構(gòu)具有軟、硬2個(gè)鏈段,因此可以通過對分子鏈的設(shè)計(jì),賦予材料高強(qiáng)度、韌性好、耐磨、耐油等性能,被稱為“耐磨橡膠”的聚氨酯同時(shí)具備了橡膠的高彈性和塑料的剛性。
對于較為單一的聚氨酯涂料而言,在工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用過程當(dāng)中,其外形、光澤度、耐水性以及硬度還存在一定的局限性,因此可以嘗試通過研發(fā)改性聚氨酯涂料的方式,以提高其性能水平。當(dāng)前技術(shù)水平下,聚氨酯材料可以適用的改性方式包括兩種類型:種是通過化學(xué)方法干預(yù)的方式,使聚氨酯涂料能夠具備兩種或兩種以上的特性; 第二種則是通過物理方法干預(yù)的方式,將特性互補(bǔ)的兩種或兩種以上樹脂材料進(jìn)行混合,使聚氨酯涂料能夠具備多樣化的性能。其中,對于有機(jī)硅材料而言,該材料具有無腐蝕、性、耐燃性、耐臭氧性、耐氣候老化性、電絕緣性等一系列特點(diǎn)與優(yōu)勢,在聚氨酯涂料改性加工中有著非常好的應(yīng)用價(jià)值。Bayer公司率行了聚氨酯粉末涂料的基礎(chǔ)研究和開發(fā),成功研制了封閉的異氰酸酯交聯(lián)體系,常用的是己內(nèi)酰胺封閉的IPDI固化體系,其固化溫度在170 ℃以上,這種高溫固化有利于涂膜的高度流平,是無揮發(fā)性副產(chǎn)物放出的品種。既往報(bào)道中也指出,嘗試將有機(jī)硅材料與聚氨酯涂料相結(jié)合,應(yīng)用適當(dāng)方法進(jìn)行改性加工,能夠明顯克服聚氨酯材料存在的性能缺陷,對擴(kuò)大聚氨酯材料應(yīng)用領(lǐng)域而言有非常確切的價(jià)值。同時(shí),聚硅氧烷的化學(xué)結(jié)構(gòu)較為特殊,表現(xiàn)出的穩(wěn)定性、生物相容性、電絕緣性以及耐高低溫性。自20世紀(jì)40年代開始被廣泛應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)實(shí)踐中,在改性聚氨酯材料研發(fā)過程當(dāng)中,可以嘗試以聚硅氧烷為軟段,合成聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物,以聚氨酯以及聚硅氧烷兩者的優(yōu)勢,彰顯該改性聚氨酯涂料在表面富集性、介電性以及生物相容性方面的優(yōu)勢,有非常大的應(yīng)用空間與發(fā)展?jié)摿Α?[5]
聚氨酯膠粘劑的合成是基于異氰酸酯特的化學(xué)性質(zhì)。異氰酸酯是分子中含有異氰酸酯基團(tuán)(-NCO)的化合物,該基團(tuán)具有重疊雙鍵排列的高度不飽和鍵結(jié)構(gòu),能與各種含活潑氫的化合物進(jìn)行反應(yīng)。在聚氨酯膠粘劑領(lǐng)域,主要使用含有2個(gè)或多個(gè)-NCO特征基團(tuán)的異氰酸酯。根據(jù)產(chǎn)品在光照下是否發(fā)生黃變現(xiàn)象將聚氨酯膠粘劑分為通用型異氰酸酯聚氨酯膠粘劑和耐黃變型異氰酸酯聚氨酯膠粘劑。 [6]
盡管聚氨酯膠粘劑具有優(yōu)良的性能,但容易受到諸如光、熱、氧、水等外界環(huán)境的影響,降低其使用價(jià)值。隨著社會的發(fā)展,聚氨酯膠粘劑單一的性能已經(jīng)不能滿足應(yīng)用需求,對聚氨酯膠粘劑的改性研究已經(jīng)成為熱點(diǎn)領(lǐng)域,其中物理改性和化學(xué)改性是主要的改性方法。
聚氨酯硬泡時(shí)候應(yīng)用在建筑保溫領(lǐng)域的材料,其結(jié)構(gòu)簡單、產(chǎn)品壽命長、施工、耐火等級較高且綜合造價(jià)低。 [3]隨著中國節(jié)能環(huán)保政策不斷落實(shí),建筑行業(yè)在“十三五”期間將會面臨更嚴(yán)苛的考驗(yàn),聚氨酯硬泡將會廣泛應(yīng)用在建筑保溫領(lǐng)域。此外,聚氨酯作為重要的防水涂料,普遍應(yīng)用在建筑屋頂、外墻、頂板、地下室、廚衛(wèi)間、道路橋梁等部位,隨著中國軌道交通和高速鐵路事業(yè)不斷發(fā)展,聚氨酯防水涂料還會普遍應(yīng)用在鐵路建設(shè)領(lǐng)域。 [3]目前(2015年)中國建筑行業(yè)聚氨酯消費(fèi)量大約在125萬t,占據(jù)總消費(fèi)量的20%,而發(fā)達(dá)國家在相同行業(yè)的總消費(fèi)量為35%。結(jié)合數(shù)據(jù)分析,不難發(fā)現(xiàn)中國的聚氨酯硬泡在建筑行業(yè)還有很大的發(fā)展空間。