Polyurethaan (Engels: Polyurethaan, IUPAC afgekort als PUR, meestal afgekort als PU), verwijst naar een type polymeer dat karakteristieke carbamaat-eenheden in de hoofdketen bevat. Dit polymeermateriaal wordt veel gebruikt in lijmen, coatings, lagesnelheidsbanden, pakkingen, automatten en andere industriële gebieden. Op het gebied van het dagelijks leven wordt polyurethaan gebruikt om verschillende schuimen en plastic sponzen te maken. Polyurethaan wordt ook gebruikt om condooms te maken (voor mensen die allergisch zijn voor latexcondooms) en medische apparatuur en materialen. Omdat polyurethaan een zeer lage thermische geleidbaarheid heeft, hebben zich in westerse landen zoals Europa en de Verenigde Staten geleidelijk nieuwe muurisolatiematerialen op basis van zijn materialen ontwikkeld en gerijpt.
Het onderzoek naar en de ontwikkeling van polyurethaan werd voor het eerst gestart in 1937 door Otto Bayer en zijn collega's in het laboratorium van Fabien in Leverkusen, Duitsland. Ze pasten het principe van additiepolymerisatie toe door experimenten, waarbij vloeibare isocyanaat en vloeibare polyether of glycolpolyester werden gebruikt om een nieuw type plastic-polyurethaan te genereren, dat anders was dan de polyolefinen en polycondensatie-gegenereerde kunststoffen die destijds waren ontdekt. Het nieuwe monomeermengsel wijkt ook af van de patenten die Wallace Carothers voor polyester heeft verkregen. In eerste instantie was de toepassing beperkt tot vezels en soepel schuim, Engels genoemd: Igamid U, de vezel die van deze hars werd gemaakt heette Engels: Perlon U, maar in 1944 bereikte het slechts 25t/maand. Vervolgens werd de ontwikkeling ervan beïnvloed door de Tweede Wereldoorlog (in de periode dat PU alleen werd gebruikt in luchtvaartstoelen in een klein gebied), duurde het tot 1952 voordat isocyanaten commercieel beschikbaar kwamen. In 1954 richtten Monsanto uit de Verenigde Staten en Bayer uit Duitsland een joint venture Mobay Chemical op en begonnen tolueendiisocyanaat (TDI) en polyesterpolyol te gebruiken voor de productie van flexibel polyurethaanschuim voor commerciële doeleinden in de Verenigde Staten. De uitvinding van dit schuim (door de uitvinders imitatie Zwitserse kaas genoemd) is te danken aan de toevoeging van water aan het reactiesysteem. Deze stoffen worden ook gebruikt om hardschuim, viscose en elastomeren te produceren. Lineaire vezels worden gevormd door de reactie van hexamethyleendiisocyanaat (HDI) en 1,4-butaandiol (BDO) [1].
De eerste commercieel geproduceerde polyetherpolyol, poly(tetramethyleenether)glycol, werd geproduceerd door de polymerisatie van tetrahydrofuran door DuPont in 1956. BASF en Dow Chemical introduceerden in 1957 goedkopere polyalkaandiolen. Deze polyetherpolyolen vertonen technische en commerciële voordelen, zoals: laag kosten, eenvoudige bediening, uitstekende hydrolytische stabiliteit; en kan polyesterpolyolen snel vervangen bij het bereiden van polyurethaan. Andere PU-promotors zijn Union Carbide en Mobay Chemical. In 1960 bereikte de productie van flexibel polyurethaanschuim 45.000 ton. Na meer dan tien jaar ontwikkeling, met de opkomst van chloorfluoralkaan bubbelmiddelen, hebben goedkope polyetherpolyolen en difenylmethaandiisocyanaat (MDI) het gebruik van hard polyurethaanschuim in hoogwaardige isolatiematerialen bevorderd. Het gebruik van. Hard polyurethaanschuim op basis van polymeer MDI (PMDI) heeft een betere thermische stabiliteit en betere verbrandingsprestaties dan materialen op TDI-basis.
In 1967 werd met urethaan gemodificeerd polyisocyanaat hardschuim geproduceerd en de geproduceerde isolatiematerialen met lage dichtheid vertoonden een betere thermische stabiliteit en vlamvertraging. Het was ook in de jaren zestig dat interne veiligheidscomponenten van auto's, zoals dashboards en deurpanelen, werden gemaakt van thermoplastische opvulling met halfhard schuim.
In 1969 exposeerde Bayer een volledig plastic auto in Düsseldorf, Duitsland. Sommige onderdelen van de auto worden vervaardigd met behulp van een nieuw proces genaamd RIM (Reaction Injection Molding). RIM-technologie gebruikt hoge druk om vloeibare componenten te injecteren en vervolgens snel reactieve componenten in de vormholte te injecteren. Ook grote onderdelen zoals autodashboards en panelen kunnen op dezelfde manier worden gespuitgiet. De RIM van polyurethaan omvat veel verschillende producten en processen: het gebruik van diamine ketenverlengers en het trimerisatieproces van urethaan, isocyanaat en polyurea, het toevoegen van additieven, zoals gemalen glas, mica, bewerkte vezels, enz., om een zogenaamde RRIM, het kan de buigmodulus en thermische stabiliteit verbeteren. In 1983 gebruikten de Verenigde Staten deze technologie om kunststof carrosserieën voor auto's te produceren. Door vooraf glasvezel toe te voegen in de matrijsholte kan de buigmodulus, de zogenaamde SRIM of structuur-RIM, verder worden verbeterd.
Sinds het begin van de jaren tachtig worden watergeblazen microporeuze flexibele polyurethaanschuimen gebruikt als modelpakkingen voor autopanelen en luchtfilters voor banden. Sindsdien is het marktaandeel van polyurethaan blijven toenemen als gevolg van stijgende energieprijzen en toenemende eisen om het gebruik van PVC in auto's te verminderen. De dure grondstofprijzen worden gecompenseerd door de vermindering van het gewicht van componenten, zoals de vermindering van metalen deksels en filterhuizen. Hooggevulde polyurethaanelastomeren en ongevulde polyurethaanschuimen worden nu gebruikt in oliefilters voor hoge temperaturen.
Bij de productie van polyurethaanschuim (inclusief schuimrubber) wordt een kleine hoeveelheid vluchtige stoffen, bubbelmiddelen genoemd, aan het reactiemengsel toegevoegd. Deze eenvoudige stoffen geven polyurethaan uitstekende thermische isolatie-eigenschappen. Om de impact op de ozonlaag te verminderen, beperkte het Montreal Protocol begin jaren negentig het gebruik van sommige chloorhoudende bubbelmiddelen. Zoals trichloorfluormethaan (CFC-11). Andere gehalogeneerde alkanen, zoals chloorfluorkoolwaterstoffen, 1,1-dichloor-1-fluorethaan (HCFC-141b) werden vermeld als zijnde uitgefaseerd door de IPPC-richtlijn broeikasgassen van 1994 en de stof uit de EU-richtlijn voor vluchtige organische gassen van 1997. Tegen het einde van de jaren negentig, hoewel er nog enkele ontwikkelingslanden waren die halogeenbevattende bubbelmiddelen gebruikten, hadden Noord-Amerika en Europa steeds meer koolstofdioxide, pentaan, 1,1,1,2-tetrafluorethaan (HFC-134a) gebruikt, 1 ,1,1,3,3-pentafluorpropaan (HFC-245fa) als bubbelmiddel.
Gebaseerd op de bestaande polyurethaan-spuittechnologie en de chemische theorie van polyetheramine, zijn in de jaren negentig snel elastische spuitmaterialen van polyurethaan ontwikkeld. Door hun snelle respons en ongevoeligheid voor relatieve vochtigheid zijn ze de favoriete coating voor projecten met een groot oppervlak. Zoals secundaire veiligheidsschalen, mangat- en kanaalcoatings, tankbekledingen. Na een goede primer en oppervlaktebehandeling heeft het een goede hechting op beton en staal. In dezelfde periode werd de nieuwe tweecomponenten polyurethaan en polyurethaan polyurea gemengde elastomeertechnologie toegepast op de belaste bedvoering voor constructie op locatie. Deze coatingtechnologie voor kleine vrachtwagens en andere laadbakken creëert een duurzaam, wrijvingsbestendig composiet metaalmateriaal. De thermoplastische voering compenseert de tekortkomingen van het metaal' wat betreft corrosie en broosheid.