---在聚合物領(lǐng)域，聚氨酯化學(xué)可能是最多用途的。這導(dǎo)致了由這些材料制成的各種產(chǎn)品的涌現(xiàn)，并使該行業(yè)具備靈活性，能夠應(yīng)對(duì)不斷發(fā)展的監(jiān)管關(guān)切。
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我們?cè)谏弦黄谔岬剑郯滨セ瘜W(xué)的研究與聚酯和尼龍的開(kāi)發(fā)同步進(jìn)行。圖1展示了這三種聚合物的官能團(tuán)化學(xué)結(jié)構(gòu)，可見(jiàn)其相似性。這種結(jié)構(gòu)相似性常使人們將聚氨酯（PUR）視為尼龍和聚酯的混合體，但實(shí)際存在重要差異。
材料特性差異?
首先，聚氨酯最初是作為彈性體材料發(fā)展起來(lái)的（盡管硬質(zhì)聚氨酯也是重要品類），而尼龍和聚酯最初是以半剛性熱塑性塑料或纖維形式問(wèn)世，后期才發(fā)展出更柔軟的變體。
?化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)區(qū)別?
杜邦Wallace Carothers開(kāi)發(fā)的尼龍66屬于縮聚反應(yīng)，需移除低分子量副產(chǎn)物才能獲得理想鏈長(zhǎng)，聚酯也遵循此路線。而聚氨酯反應(yīng)中，異氰酸酯與醚/酯反應(yīng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物——這一特性加上異氰酸酯的高反應(yīng)活性，使得反應(yīng)注射成型（RIM）成為可能。RIM工藝需在模具內(nèi)一步完成聚合與成型，若反應(yīng)產(chǎn)生揮發(fā)性副產(chǎn)物則無(wú)法實(shí)現(xiàn)（除非設(shè)計(jì)脫揮裝置），但聚氨酯不存在此問(wèn)題。
?異氰酸酯過(guò)量的關(guān)鍵作用?
聚氨酯反應(yīng)的獨(dú)特之處在于需使用過(guò)量異氰酸酯（NCO與OH基團(tuán)比例通常為1.01-1.1），以確保鏈端為異氰酸酯基團(tuán)。比例低于1.0會(huì)導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度、回彈性下降及壓縮永久變形增加。過(guò)量異氰酸酯還能與氨基甲酸酯基團(tuán)反應(yīng)形成脲基甲酸酯結(jié)構(gòu)（類化學(xué)交聯(lián)），或與尿素基團(tuán)形成縮二脲結(jié)構(gòu)，這些均可通過(guò)退火工藝激活以提升制品性能（我們?cè)凇毒郯滨ネ嘶鹦?yīng)》中討論過(guò)此現(xiàn)象）。
?環(huán)保法規(guī)與技術(shù)演進(jìn)?
聚氨酯發(fā)展史堪稱技術(shù)與法規(guī)互動(dòng)的典型案例：
· ?發(fā)泡劑?：20世紀(jì)90年代中期淘汰CFCs，2000年代初淘汰HCFCs，歐盟2003年率先轉(zhuǎn)向HFCs。如今主流發(fā)泡劑竟是拜耳最初發(fā)現(xiàn)泡沫時(shí)產(chǎn)生的CO?，戊烷（一種低沸點(diǎn)的烴）也有應(yīng)用。
· ?阻燃劑?：2004年前廣泛使用的五溴二苯醚（penta-BDE）因燃燒毒性被禁，促使行業(yè)開(kāi)發(fā)有機(jī)磷酸酯、石墨添加劑等新型阻燃體系。
· ?殘留異氰酸酯監(jiān)管?：2015年EPA關(guān)注其毒性，推動(dòng)中紅外光譜實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展（通過(guò)2270 cm特征峰強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制，與傳統(tǒng)滴定法結(jié)果高度吻合）。
?結(jié)語(yǔ)?
聚氨酯化學(xué)堪稱聚合物領(lǐng)域最具多樣性的體系，其產(chǎn)品類型之豐富、應(yīng)對(duì)法規(guī)挑戰(zhàn)之創(chuàng)新，已遠(yuǎn)超本文涵蓋范圍。正如顧問(wèn)Glenn Beall所言："立法者立法，行業(yè)卻不斷創(chuàng)新"——這一理念在聚氨酯發(fā)展史中體現(xiàn)得淋漓盡致。
作者：Michael Sepe（亞利桑那州塞多納獨(dú)立材料與工藝顧問(wèn)，45年塑料行業(yè)經(jīng)驗(yàn)）
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