---这一材料家族具有无与伦比的多样性，不仅体现在材料可以呈现的各种形态上，还体现在其可被加工的多种方式上。

当Wallace Carothers在杜邦公司进行聚酯和尼龙合成实验时，德国化学家Otto Bayer正在研究另一种反应类型——使用相似的化学原理，但引入了一种称为异氰酸酯的新成分，最终创造了聚氨酯材料。 Bayer于1924年获得法兰克福大学博士学位后加入德国染料巨头IG Farben。由于拜耳公司是IG Farben集团的成员之一，人们常误以为Otto与拜耳公司创始家族有关联，但实际上并无此关系。

1931年，Otto开始执掌勒沃库森中央研究实验室，专注于高活性异氰酸酯官能团的化学反应。经过数年研究，他成功开发了己二胺（尼龙66的单体之一）与己二异氰酸酯的反应，形成了如今统称为聚氨酯的材料家族，该技术于1937年获得专利。

1938年，Bayer团队的Heinrich Reinke开发了另一种更接近现代技术的合成路线：用丁二醇（与制造PBT聚酯的材料相同）与另一种二异氰酸酯反应。这些早期二异氰酸酯均为脂肪族结构，所得材料分子量较低，但这一反应开启了聚合物化学中最具多样性的领域。

‌意外诞生的泡沫材料‌
聚氨酯的首个商业化产品是泡沫塑料。早期泡沫的诞生纯属偶然：水分易与异氰酸酯反应生成不稳定的氨基甲酸，随即分解为胺和二氧化碳。二氧化碳作为发泡剂，使得聚氨酯最初以泡沫形式问世。参与反应的聚酯中的游离羧酸基团也促进了二氧化碳生成。通过控制生产过程中的挥发性气体量，泡沫可呈现刚性或柔软特性。20世纪50年代中期，硬质泡沫实现商业化并迅速应用于建筑领域。

‌分子量突破与应用扩展‌
聚氨酯还被发现是优异的粘合剂、密封剂及硬木地板涂料。1941年，杜邦公司的William Hanford和Donald Holmes开创性地将长链二醇（多元醇）引入聚氨酯化学，通过调节链长控制机械性能——长链多元醇产生柔软材料（软段结构），短链则形成硬质材料。如今聚氨酯的硬度范围已覆盖肖氏A 55-60至肖氏D 75。二战期间，其弹性特质使其成为天然橡胶的替代品。1952年，基于聚酯多元醇与芳香族二异氰酸酯（甲苯二异氰酸酯，TDI）的高分子量聚氨酯问世；1957年法国圣戈班公司开始生产用于隔热的硬质泡沫。

‌材料多样化与工艺革新‌
20世纪50年代后期，聚氨酯泡沫被用于冲浪板，聚醚多元醇作为聚酯替代品出现（聚醚耐水解性更优，聚酯机械性能更好）。杜邦于1956年推出的聚四氢呋喃醚二醇（PTMG）成为热塑性弹性体Hytrel的关键组分；次年Dow和BASF开发出基于PTMG与二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、乙二胺的化学体系，杜邦据此研发出莱卡氨纶纤维。1962年，可模塑成型的聚氨酯材料实现热塑性与热固性双路线发展，其中交联体系在耐磨性和抗压缩变形方面表现更优。

‌反应注射成型（RIM）革命‌
1967年拜耳在杜塞尔多夫K展上展示了全塑料车身汽车，其面板采用革命性的反应注射成型（RIM）工艺——将液态组分注入模具并同步聚合。1983年庞蒂亚克Fiero成为首款采用RIM塑料车身的量产车。后续通过在模具中加入玻璃纤维增强（SRIM），进一步提升了材料刚性。1973年聚氨酯凭借优异的耐磨性和低温抗冲击性，被用于轮滑鞋和滑板轮。20世纪70年代末的案例显示，聚氨酯齿轮（肖氏45D）在1000小时测试后几乎无磨损，远超均聚甲醛材料。

‌结语‌
聚氨酯家族不仅形态多样，加工方式也极为丰富，这种无与伦比的多样性源于其独特的化学本质。关于这一材料化学特性的深度解析，我们将在下一期展开。

作者：Michael Sepe（亚利桑那州塞多纳独立材料与工艺顾问，45年塑料行业经验）