Il poliuretano (inglese: poliuretano, IUPAC abbreviato in PUR, generalmente abbreviato in PU), si riferisce a un tipo di polimero contenente unità caratteristiche carbammato nella catena principale. Questo materiale polimerico è ampiamente utilizzato in adesivi, rivestimenti, pneumatici a bassa velocità, guarnizioni, tappetini per auto e altri campi industriali. Nel campo della vita quotidiana, il poliuretano viene utilizzato per realizzare varie schiume e spugne di plastica. Il poliuretano viene anche utilizzato per realizzare preservativi (per le persone allergiche ai preservativi in lattice) e attrezzature e materiali medici. Poiché il poliuretano ha una conduttività termica molto bassa, nuovi materiali isolanti per pareti basati sui suoi materiali si sono gradualmente sviluppati e maturati nei paesi occidentali come l'Europa e gli Stati Uniti.
La ricerca e lo sviluppo del poliuretano sono stati avviati per la prima volta nel 1937 da Otto Bayer e dai suoi colleghi nel laboratorio di Fabien a Leverkusen, in Germania. Hanno applicato il principio della polimerizzazione per addizione attraverso esperimenti, utilizzando isocianato liquido e polietere liquido o poliestere glicole per generare un nuovo tipo di plastica-poliuretano, che era diverso dalle poliolefine e dalle plastiche generate dalla policondensazione che erano state scoperte in quel momento. La nuova miscela di monomeri è anche diversa dai brevetti che Wallace Carothers ha ottenuto per il poliestere. Inizialmente l'applicazione era limitata a fibre e schiume flessibili, denominate English: Igamid U, la fibra formata da questa resina si chiamava English: Perlon U, ma nel 1944 raggiunse solo le 25t/mese. Successivamente, il suo sviluppo fu influenzato dalla seconda guerra mondiale (nel periodo PU era utilizzato solo nei sedili dell'aviazione in una piccola area), solo nel 1952 gli isocianati iniziarono ad essere disponibili in commercio. Nel 1954, la Monsanto degli Stati Uniti e la Bayer della Germania fondarono una joint venture Mobay Chemical e iniziarono a utilizzare il diisocianato di toluene (TDI) e il poliestere poliolo per produrre schiuma poliuretanica flessibile per scopi commerciali negli Stati Uniti. L'invenzione di questa schiuma (chiamata dagli inventori imitazione formaggio svizzero) è dovuta all'aggiunta di acqua al sistema di reazione. Queste sostanze vengono utilizzate anche per produrre schiume rigide, viscose ed elastomeri. Le fibre lineari sono formate dalla reazione di esametilendiisocianato (HDI) e 1,4-butandiolo (BDO) [1].
Il primo polietere poliolo prodotto commercialmente, il poli(tetrametilene etere) glicole, è stato prodotto dalla polimerizzazione del tetraidrofurano da parte di DuPont nel 1956. BASF e Dow Chemical hanno introdotto polialcan dioli più economici nel 1957. Questi polieteri polioli mostrano vantaggi tecnici e commerciali, come: basso costo, maneggevolezza, eccellente stabilità idrolitica; e può sostituire rapidamente i polioli poliestere nella preparazione del poliuretano. Altri promotori di PU includono Union Carbide e Mobay Chemical. Nel 1960, la produzione di schiuma poliuretanica flessibile raggiunse le 45.000 tonnellate. Dopo più di dieci anni di sviluppo, con l'emergere di agenti gorgoglianti clorofluoroalcani, polieteri polioli economici e difenilmetano diisocianato (MDI) hanno promosso l'uso della schiuma di poliuretano rigido nei materiali isolanti ad alte prestazioni. L'impiego di. La schiuma di poliuretano rigida a base di MDI polimerico (PMDI) ha una migliore stabilità termica e prestazioni di combustione rispetto ai materiali a base di TDI.
Nel 1967 è stata prodotta una schiuma rigida di poliisocianato modificato con uretano e i materiali isolanti a bassa densità prodotti hanno mostrato una migliore stabilità termica e ritardo di fiamma. Fu anche negli anni '60 che i componenti di sicurezza interni delle automobili, come cruscotti e pannelli delle porte, iniziarono ad essere realizzati in materiale termoplastico con schiuma semirigida.
Nel 1969, Bayer espose un'auto interamente in plastica a Dusseldorf, in Germania. Alcune parti dell'auto sono prodotte utilizzando un nuovo processo chiamato RIM (Reaction Injection Molding). La tecnologia RIM utilizza l'alta pressione per iniettare componenti liquidi e quindi iniettare rapidamente componenti reattivi nella cavità dello stampo. Anche parti di grandi dimensioni come cruscotti e pannelli delle auto possono essere stampate a iniezione allo stesso modo. Il RIM del poliuretano comprende molti prodotti e processi diversi: l'uso di estensori della catena diammina e il processo di trimerizzazione di uretano, isocianato e poliurea, l'aggiunta di additivi, come vetro smerigliato, mica, fibre lavorate, ecc., per formare un cosiddetto RRIM, può migliorare il modulo di flessione e la stabilità termica. Nel 1983, gli Stati Uniti hanno utilizzato questa tecnologia per produrre corpi in plastica per autoveicoli. L'aggiunta anticipata di fibra di vetro nella cavità dello stampo può migliorare ulteriormente il modulo di flessione, il cosiddetto SRIM o struttura RIM.
Dall'inizio degli anni '80, le schiume poliuretaniche flessibili microporose soffiate ad acqua sono state utilizzate come guarnizioni modello per pannelli automobilistici e filtri aria per pneumatici. Da allora, a causa dell'aumento dei prezzi dell'energia e dei crescenti requisiti per ridurre l'uso del PVC nelle automobili, la quota di mercato del poliuretano ha continuato ad aumentare. I costosi prezzi delle materie prime sono compensati dalla riduzione del peso dei componenti, come la riduzione dei coperchi metallici e degli alloggiamenti dei filtri. Gli elastomeri poliuretanici altamente caricati e le schiume poliuretaniche non caricate sono ora utilizzate nei filtri dell'olio ad alta temperatura.
Quando si produce schiuma poliuretanica (compresa la gommapiuma), alla miscela di reazione viene aggiunta una piccola quantità di sostanze volatili, chiamate agenti di gorgogliamento. Queste semplici sostanze conferiscono al poliuretano ottime proprietà di isolamento termico. All'inizio degli anni '90, al fine di ridurre l'impatto sullo strato di ozono, il Protocollo di Montreal ha limitato l'uso di alcuni agenti di gorgogliamento contenenti cloro. Come il triclorofluorometano (CFC-11). Altri alcani alogenati, come i clorofluorocarburi, l'1,1-dicloro-1-fluoroetano (HCFC-141b) sono stati elencati come eliminati gradualmente dalla direttiva IPPC sui gas serra del 1994 e dalla sostanza della direttiva sui gas organici volatili dell'UE del 1997. Alla fine degli anni '90, sebbene vi fossero ancora alcuni paesi in via di sviluppo che utilizzavano agenti bollenti contenenti alogeni, il Nord America e l'Europa avevano utilizzato sempre più anidride carbonica, pentano, 1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFC-134a) ), 1 ,1,1,3,3-pentafluoropropano (HFC-245fa) come agente di gorgogliamento.
Sulla base della tecnologia di spruzzatura del poliuretano esistente e della teoria chimica della polieteramina, la spruzzatura di materiali elastici di poliuretano è stata sviluppata rapidamente negli anni '90. La loro risposta rapida e l'insensibilità all'umidità relativa li rendono i rivestimenti di scelta per progetti di grandi dimensioni. Come gusci di sicurezza secondari, rivestimenti di pozzetti e canaline, rivestimenti di serbatoi. Dopo un adeguato primer e trattamento superficiale, ha una buona adesione al calcestruzzo e all'acciaio. Nello stesso periodo, la nuova tecnologia di elastomero misto poliuretano bicomponente e poliuretano poliurea è stata applicata al rivestimento del letto caricato per la costruzione in loco. Questa tecnologia di rivestimento per piccoli camion e altri cassoni crea un materiale metallico composito durevole e resistente all'attrito. Il rivestimento termoplastico compensa le carenze del metallo in termini di corrosione e fragilità.