Polyuretaani (englanniksi: Polyurethane, IUPAC lyhennettynä PUR, yleisesti lyhennettynä PU) viittaa polymeerityyppiin, joka sisältää pääketjussa karbamaattiominaisuuksia. Tätä polymeerimateriaalia käytetään laajalti liimoissa, pinnoitteissa, hitaiden nopeuksien renkaissa, tiivisteissä, auton matoissa ja muilla teollisuuden aloilla. Päivittäisessä elämässä polyuretaania käytetään erilaisten vaahtojen ja muovisienien valmistamiseen. Polyuretaanista valmistetaan myös kondomia (ihmisille, jotka ovat allergisia lateksikondomille) sekä lääkinnällisiä laitteita ja materiaaleja. Koska polyuretaanilla on erittäin alhainen lämmönjohtavuus, sen materiaaleihin perustuvia uusia seinäeristemateriaaleja on vähitellen kehittynyt ja kypsynyt länsimaissa, kuten Euroopassa ja Yhdysvalloissa.
Polyuretaanin tutkimuksen ja kehittämisen aloitti ensimmäisen kerran vuonna 1937 Otto Bayer ja hänen kollegansa Fabienin laboratoriossa Leverkusenissa, Saksassa. He soveltivat additiopolymeroinnin periaatetta kokeiden avulla käyttämällä nestemäistä isosyanaattia ja nestemäistä polyeetteriä tai glykolipolyesteriä uuden tyyppisen muovi-polyuretaanin tuottamiseksi, joka poikkesi tuolloin löydetyistä polyolefiineista ja polykondensaatiosta syntyvistä muoveista. Uusi monomeeriseos on myös erilainen kuin patentit, jotka Wallace Carothers on saanut polyesterille. Aluksi sovellus rajoittui kuituihin ja joustaviin vaahtoihin, nimeltään Englanti: Igamid U, tästä hartsista valmistettua kuitua kutsuttiin nimellä Englanti: Perlon U, mutta vuonna 1944 se saavutti vain 25 tonnia kuukaudessa. Myöhemmin sen kehitykseen vaikutti toinen maailmansota (aikana PU: ta käytettiin vain ilma-alusten istuimilla pienellä alueella), vasta vuonna 1952 isosyanaatit alkoivat olla kaupallisesti saatavilla. Vuonna 1954 yhdysvaltalainen Monsanto ja saksalainen Bayer perustivat yhteisyrityksen Mobay Chemicalin ja alkoivat käyttää tolueenidi-isosyanaattia (TDI) ja polyesteripolyolia joustavan polyuretaanivaahdon tuottamiseksi kaupallisiin tarkoituksiin Yhdysvalloissa. Tämän vaahdon (jota keksijät kutsuvat sveitsiläisen juuston jäljitelmiksi) keksintö johtuu veden lisäämisestä reaktiojärjestelmään. Näitä aineita käytetään myös jäykän vaahdon, viskoosin ja elastomeerien tuottamiseen. Lineaariset kuidut muodostuvat heksametyleenidi-isosyanaatin (HDI) ja 1,4-butaanidiolin (BDO) reaktiolla [1].
Ensimmäinen kaupallisesti valmistettu polyeetteripolyoli, poly (tetrametyleenieetteri) glykoli, tuotettiin polymeroimalla tetrahydrofuraani DuPontin toimesta vuonna 1956. BASF ja Dow Chemical toivat halvempia polyalkaanidioleja vuonna 1957. Näillä polyeetteripolyoleilla on teknisiä ja kaupallisia etuja, kuten: matala kustannukset, helppo käsittely, erinomainen hydrolyyttinen stabiilisuus; ja ne voivat nopeasti korvata polyesteripolyolit valmistettaessa polyuretaania. Muita PU-promoottoreita ovat Union Carbide ja Mobay Chemical. Vuonna 1960 joustavan polyuretaanivaahdon tuotos oli 45 000 tonnia. Yli kymmenen vuoden kehityksen jälkeen, kun on syntynyt kloorifluorialkaanialta kuplivia aineita, halvat polyeetteripolyolit ja difenyylimetaanidi-isosyanaatti (MDI) ovat edistäneet jäykän polyuretaanivaahdon käyttöä korkean suorituskyvyn eristemateriaaleissa. Käyttö. Polymeeriseen MDI: hen (PMDI) perustuvalla jäykällä polyuretaanivaahdolla on parempi lämpöstabiilisuus ja palamisteho kuin TDI-pohjaisiin materiaaleihin.
Vuonna 1967 valmistettiin uretaanimodifioitua kovaa polyisosyanaattivaahtoa, ja tuotetuilla matalatiheyksisillä eristemateriaaleilla oli parempi lämpöstabiilisuus ja palonestoaine. Se oli myös 1960-luvulla, jolloin autojen sisäiset turvakomponentit, kuten kojelaudat ja ovipaneelit, alkoivat valmistaa kestomuovista, puolijäykällä vaahtomuovilla.
Vuonna 1969 Bayer esitteli kokonaan muoviauton Dusseldorfissa, Saksassa. Jotkut auton osat valmistetaan uudella prosessilla nimeltä RIM (Reaction Injection Molding). RIM-tekniikka käyttää korkeaa painetta nestekomponenttien ruiskuttamiseen ja sitten reaktiivisten komponenttien nopeaan ruiskuttamiseen muottionteloon. Suuret osat, kuten auton kojelaudat ja paneelit, voidaan myös ruiskupuristaa samalla tavalla. Polyuretaanin RIM sisältää monia erilaisia tuotteita ja prosesseja: diamiiniketjun jatkeiden käyttö ja uretaanin, isosyanaatin ja polyurean trimerointiprosessi lisäämällä lisäaineita, kuten jauhettua lasia, kiillettä, käsiteltyjä kuituja jne., Ns. RRIM, se voi parantaa taipumismoduulia ja lämpöstabiilisuutta. Vuonna 1983 Yhdysvallat käytti tätä tekniikkaa autojen muovirunkojen valmistamiseen. Lasikuitujen lisääminen muottionteloon etukäteen voi edelleen parantaa taivutusmoduulia, ns. SRIM: ää tai rakenteen RIM: ää.
1980-luvun alusta lähtien vesipuhallettuja mikrohuokoisia joustavia polyuretaanivaahtoja on käytetty mallitiivisteinä autopaneeleille ja renkaiden ilmansuodattimille. Siitä lähtien polyuretaanin markkinaosuus on kasvanut jatkuvasti nousevien energian hintojen ja PVC: n käytön vähentämistä autoissa koskevien vaatimusten vuoksi. Kalliita raaka-ainehintoja kompensoidaan komponenttien painon alenemisella, kuten metallikansien ja suodatinkoteloiden alentamisella. Erittäin täytettyjä polyuretaanielastomeerejä ja täyttämättömiä polyuretaanivaahtoja käytetään nyt korkean lämpötilan öljysuodattimissa.
Valmistettaessa polyuretaanivaahtoa (vaahtokumi mukaan lukien) reaktioseokseen lisätään pieni määrä haihtuvia aineita, joita kutsutaan kupliviksi aineiksi. Nämä yksinkertaiset aineet antavat polyuretaanille erinomaiset lämmöneristysominaisuudet. 1990-luvun alussa otsonikerrokseen kohdistuvien vaikutusten vähentämiseksi Montrealin pöytäkirja rajoitti joidenkin klooria sisältävien kuplivien aineiden käyttöä. Kuten trikloorifluorimetaani (CFC-11). Muut halogenoidut alkaanit, kuten kloorifluorihiilivedyt, 1,1-dikloori-1-fluorietaani (HCFC-141b), lueteltiin asteittain käytöstä vuonna 1994 annetussa IPPC: n kasvihuonekaasudirektiivissä ja vuoden 1997 EU: n haihtuvien orgaanisten kaasujen direktiivissä. 1990-luvun loppuun mennessä, vaikka halogeenipitoisia kuplivia aineita käyttävissä kehitysmaissa vielä olikin, Pohjois-Amerikka ja Eurooppa olivat yhä enemmän käyttäneet hiilidioksidia, pentaania, 1,1,1,2-tetrafluorietaania (HFC-134a), 1 , 1,1,3,3-pentafluoripropaani (HFC-245fa) kuplivana aineena.
Joustavan polyuretaanisuihkutustekniikan ja polyeetteriamiinikemikaaliteorian perusteella joustavien polyuretaanimateriaalien ruiskuttamista on kehitetty nopeasti 1990-luvulla. Niiden nopea reagointi ja suhteellisen kosteuden epäherkkyys tekevät niistä valinnan suuriksi alueiksi. Kuten toissijaiset suojakuoret, kaivojen ja kanavien pinnoitteet, säiliön vuoraukset. Asianmukaisen pohjamaalin ja pintakäsittelyn jälkeen se tarttuu hyvin betoniin ja teräkseen. Samana ajanjaksona uutta kaksikomponenttista polyuretaani- ja polyuretaani-polyurea-sekoitettua elastomeeritekniikkaa levitettiin lastattuun vuoraukseen vuohen rakennustyömaalla. Tämä pienten kuorma-autojen ja muiden kuljetuslaatikoiden pinnoitustekniikka luo kestävän, kitkaa kestävän komposiittimateriaalin. Termoplastinen vuori korvaa metallin' puutteet korroosiossa ja hauraudessa.