【元素家族——連載41】炙手可熱的複合材料：聚氨酯

我們說到新材料，新科技，新發明，經常要提到德國，這次也不例外。

1937年，德國人奧托*拜耳（跟德國拜耳公司沒關係）製取了一種聚合物，他發現這種新材料和剛剛發現的聚乙烯、聚酯等高分子材料相比，某些性能更加優異，比如它耐磨、耐溫、耐酸鹼、耐腐蝕，而且易於加工成各種各樣的形態。由於這種聚合物中包含很多醯胺基，因此把它稱為聚氨基甲酸酯，簡稱聚氨酯（PU）。

這種材料一經問世，立馬被美國聯碳、德國拜耳公司（這次是真的拜耳公司）發現商機，從20世紀60年代開始大規模生產出來，然後它的應用被不斷開發，一直到現在，還不斷有新的發展，堪稱是最熱門的複合材料之一！

【異氰酸酯（MDI）和乙二醇反應生成聚氨酯。】

聚氨酯是由異氰酸酯和聚醚多元醇這兩種單體通過縮聚反應而生成的，其中，異氰酸酯被叫做黑料，聚醚多元醇被稱為白料。通過改變黑料和白料的配比，就可以調節產品的形態和性能。

【黑料有毒，白料無毒，這黑白雙煞就合成了聚氨酯。】

異氰酸酯和聚醚多元醇的反應會釋放出很多二氧化碳，似乎這很讓人麻煩，但是化學工程師會認為這是一個很好的機會，因為他們想辦法將二氧化碳均勻釋放出來，這樣從宏觀上就會產生比較均勻的泡沫，使最終得到的材料降低密度，讓聚氨酯材料更加輕便耐用。

【如何將聚氨酯發泡控制的更加均勻，是一個很複雜的課題。】

讓我們看看聚氨酯究竟在我們身邊哪些地方發揮著重要的作用呢？

【說起床墊，大家都會想到一個詞「席夢思」， 「席夢思」的原理是在床墊里安裝彈簧，這是太初級的物理方法。化學工程師們將聚氨酯發泡以後用於生產海綿床墊，睡在這種軟軟的蓬鬆的東西上面著實讓人舒服。如果現在還有誰跟你說她家是席夢思，那你可以告訴她：「你out啦！」】

【富豪辣妹們熱衷於皮草皮包，簡稱「皮草包」。其實真皮是有限的，為了減少對珍稀動物的殺害，化學工程師們在合成革表面塗上一層聚氨酯塗層，和真皮的表觀更加接近，而且外觀可以做的更加精美。真心期望富豪們不需要那麼在意是真皮還是假皮，沒有買賣就沒有殺害。】

【汽車的方向盤和儀錶板都是用聚氨酯做的，輕便耐用。】

【將聚氨酯做成纖維，號稱「氨綸」，這種纖維的特點是彈性特彆強，因此特別適用於做內衣和兒童衣服。這種纖維最早在20世紀50年代被美國的杜邦公司研究出來，起的名字叫Spandex，並註冊商標萊卡（Lycra），因此斯潘德克斯和萊卡都是氨綸的同義詞，回過頭看看你的衣服裡面有百分之多少的氨綸？】

【澳大利亞游泳名將：索普，號稱飛魚，多次打破世界紀錄。伴隨他一起成名的還有他的戰衣：鯊魚皮，這種「鯊魚皮」就是用氨綸來做的，由於氨綸的彈性更好，可以更加貼近皮膚，因此在水中的流體力學性能非常好，幫助運動員提高成績。2009年，國際奧委會宣布禁止「鯊魚皮」等高科技泳衣，「鯊魚皮」也被稱為「高科技興奮劑」，這似乎有點無厘頭，你認為呢？】

【聚氨酯還是一種被大規模使用的保溫材料，家裡冰箱里的隔熱材料就是它。】

【聚氨酯的保溫性能更多的用於外牆保溫，聚氨酯、岩棉和酚醛並稱三大保溫材料。】

2009年2月9日晚，在建的中央電視台電視文化中心（又稱央視新址北配樓）發生特大火災。火災造成直接經濟損失1.6億元，事故後70餘人受到責任追究。

2010年11月15日14時，上海餘姚路膠州路一棟高層公寓起火。公寓內住著不少退休教師，至11月19日10時20分，大火已導致58人遇難。

這兩起重大事故的起因都是因為這兩棟建築使用的保溫材料是聚氨酯，聚氨酯材料不耐高溫，在大火的高溫下反而會燃燒，尤其是上海的高樓沒有添加阻燃劑，在高溫下聚氨酯甚至會分解出氰類等有害物質，就造成了更多的傷亡。

這是聚氨酯作為保溫材料的弱點，當然現在研究人員正在開發出更多的方案去解決問題，比如阻燃劑，或者防火塗料等等，畢竟聚氨酯作為保溫材料的成本最有優勢。讓我們拭目以待，看看我們的化學工作者們如何利用聚氨酯為我們的生活做出更多的新應用。

小測試：

1， 聚氨酯的黑料和白料是指：

A） 黑鐵和白鐵

B） 異氰酸酯和聚醚多元醇

C） 牛頭和馬面

D） 黑白雙煞

2， 氨綸又稱為： （多選）

A） 萊卡

B） 斯潘德克斯

C） 杜邦

D） 索普

3， 黑料和白料的反應會釋放出很多（ ）氣體

A） 氧氣

B） 氮氣

C） 二氧化碳

D） 水蒸氣