近年来，聚氨酯树脂韧性好、固化快、无苯乙烯烟雾等优点使其复合材料脱颖而出。随着人们对聚氨酯成型技术的掌握和在控制其反应性以延长其适用期方面的进步，聚氨酯已进入长期由不饱和聚酯和乙烯基酯树脂主宰的复合材料领域。在过去，聚氨酯复合材料主要是用结构反应注射法（SRIM）成型的汽车内饰件和外部件，如皮卡车箱、车底板、行李架、内门板等（聚氨酯经过发泡）。然而在近几年中，聚氨酯复合材料发展了拉挤、缠绕、真空灌注和长纤维喷射等技术，主要用不发泡的聚氨酯复合材料来制造窗框、浴缸、电灯杆和卡车、越野车的大型部件等。

其中，采用拉挤工艺制造复合材料制品已有数十年历史。拉挤工艺传统使用的树脂有聚酯、乙烯基酯、环氧树脂等。使用聚氨酯树脂进行拉挤是较新开发的技术。经过数年开发，若干聚氨酯拉挤产品已成功上市，聚氨酯拉挤成型已实现商业化。

聚氨酯复合材料的性能特性

聚氨酯复合材料是用热固性聚氨酯制造的。这种复合材料具有优异的拉伸特性、抗冲击性和耐腐蚀性。其典型拉伸强度约880kg/cm2，拉伸模量约30230kg/cm2，断裂伸长率为7.5%以上。经过发泡的聚氨酯复合材料还可减重达20%。与不饱和聚酯、乙烯基酯等其他树脂相比，聚氨酯全面提高了产品的物理性能。总的说来，聚氨酯的强度和刚度性能比聚酯树脂高2～5倍。

催化剂和树脂的改进使聚氨酯的室温胶凝时间延长至30,min以上。尽管适用期延长，但在拉挤作业的较高温度下仍保持很快的固化速度。其结果，在拉挤单向型材时，生产线速度达到1.83,m/min以上。这与最好的聚酯树脂相似，但比乙烯基酯的0.61～0.92,m/min和环氧的0.31～0.61,m/min快得多。

用于拉挤的这种新型双组分聚氨酯是用专利方法把多元醇与一种高反应性的异氰酸酯混合形成的。异氰酸酯是为优化拉挤成型特性而选用的。这些特性是：粘度低（保证纤维良好浸渍），胶凝时间长（方便启停），聚合迅速（提高成型速度），表面光洁度良好，成本具有竞争力。

聚氨酯复合材料优异的韧性有利于后道加工如钻孔、机械加工和装配等作业。与传统热固性复合材料相比，聚氨酯复合材料经加工和冲切的边缘显现极少甚至没有微裂纹。

另值一提的是，聚氨酯拉挤制品的吸水性比其他树脂低得多，这是因为它们的表面很硬，孔隙率低。一般说来，当拉挤制品吸收水分或其他溶剂时，渗入的液体可能引起降解，特别是那些容易水解的树脂。为了提高防水性和防紫外线性，可在聚氨酯拉挤制品表面上漆。

聚氨酯拉挤产品的特点

聚氨酯拉挤聚氨酯拉挤一般具有低粘度、中度至高度反应性、良好的冲击强度和韧性以及短梁剪切性能。与其他材料相比，用聚氨酯拉挤可产生多种效益。它可以提高制品中玻璃纤维含量而使制品强度大大提高。例如，用玻璃纤维与聚氨酯树脂拉挤窗框，所得窗框的强度比PVC窗框高8倍，其导电性比铝低40倍，因而绝缘性能好得多。同时，因为聚氨酯拉挤窗框的脆性更小，它们不会开裂而经久耐用。

加拿大茵莱玻璃钢公司现在就采用聚氨酯拉挤技术制造窗框，所用树脂为拜耳材料科学公司的Baydur,PUL2500型聚氨酯。使用这种树脂，茵莱公司现在能够生产尺寸更大、强度更高、壁更薄和形状更复杂的窗框型材。聚氨酯拉挤技术使窗框型材的制造大大优于铝、木材和PVC材料，因此，茵莱公司可以向窗框制造业提供新的型材，同时，它还在其他行业探索多种新的用途。

为适应拉挤工艺，一些树脂厂商先后研发了相适的聚氨酯树脂。例如，亨斯曼聚氨酯树脂公司研发了不发泡的聚氨酯树脂，巴斯夫公司也研发了相似树脂， 拜耳材料科学公司推出了拉挤专用Baydur,PUL2500树脂。美国雷可德公司也推出了一种聚氨酯混杂树脂DION,31040-00，供拉挤工艺使用。

拉挤成型加工特点

经过数年开发，聚氨酯拉挤成型已实现商业化。北美洲的拉挤厂商看到了中国拉挤产品的强烈竞争，故欲通过聚氨酯更高的韧性和强度来寻求发展机遇。在聚氨酯拉挤过程中，可以使用更多的增强纤维，使制品强度大大增高。同时，由于聚氨酯本身优异的冲击强度、拉伸强度和层间剪切强度，制品可制得更薄更轻。例如，可用更少的连续原丝毡而更多的无捻粗纱来制得更薄的工字梁，使工字梁的厚度从3.3,mm减少到2.6,mm，同时保持其纵向刚度不变。这样,制品就减少了13%重量和7%成本。另外，由于拉挤聚氨酯制品脆性更小，从而可用常规方式装配而不开裂和破碎。

具体看，采用聚氨酯拉挤技术，有以下几方面的明显优点。

(1) 用传统树脂拉挤某些型材时，可能要求使用多达4 或5 种不同的玻璃纤维毡。这些毡必须裁切造形。采用聚氨酯拉挤，常常可以用玻纤无捻粗纱来代替玻纤毡。取消玻纤毡后就减少了原料成本以及操作毡所耗的劳力成本。毡还容易破碎，碎片可能堵塞机器，影响生产。取消毡后，在很多情况下都能提高生产线速度，从而提高成本效益。另一方面，用无捻粗纱代替毡后，纤维体积含量可以增至80%左右，而大多数非聚氨酯拉挤制品的纤维含量为60%。这样，更高的玻纤含量与性能更好的树脂相结合，打造了强度和刚度更好的聚氨酯拉挤型材。

(2) 聚氨酯拉挤制品更高的强度性能开拓了一些新的应用。这些制品可以用于聚酯树脂不能胜任的用途，在建筑、基础设施和交通运输市场代替钢和铝材。

(3) 将原有的拉挤系统转换成聚氨酯拉挤系统比较简单、方便和经济，无需大的投资。原有的模头、加热器和机组仍可使用。需要改装的设备有两件：树脂计量/混合器和树脂注射箱。其一，因为聚氨酯是双组分体系，故需用一种专门的计量/混合装置。拜耳材料科学公司与设备制造商为此合作研发了这种装置，目前已投入市场。其二，因为聚氨酯树脂的反应活性，还需要把传统的敞式树脂槽取消，代之以树脂注射系统，以适应聚氨酯更快的胶凝时间。拜耳材料科学公司专门设计了一种树脂注射箱，以优化拉挤过程中玻璃纤维的浸渍。该注射箱的安装位置与拉挤模的进口顶面齐平。注射箱可用高密度聚乙烯材料制成，以减少成本，方便清洁和防止纤维损伤。树脂两种组分的泵送速度与树脂消耗速度匹配，并在注射箱中保持足够压力，以保证玻璃纤维浸透。

(4) 除了上述物理性能和成型优点之外，聚氨酯拉挤制件还具有装配优点，特别是紧固方便。由于聚氨酯的强度，在聚氨酯拉挤制品上装入螺钉时，不需预先钻孔，这样就可节省时间和劳力。反过来，在聚氨酯拉挤制品中拔出螺钉所需的力量是在聚酯拉挤制品中拔出螺钉所需力量的两倍多。

拉挤成型产品开发情况

聚氨酯的拉挤制品包括型材、杆件和板材，如梯子杆、工具柄、电线杆横担、电杆、曲棍球杆、码头片桩、货柜板材等。窗框是新的增长点，使用这种树脂，可以制得更大、更薄而强度足够的型材，用于大窗框甚至幕墙。据称这种窗框比铝、木和塑料窗框好得多。具有优良的胀缩性能，可耐受各种气候条件，从北极严寒到到沙漠酷热以及海边潮湿。可经涂漆或后加工而形成木质外观。

另一个重要的用途是铁路枕木。在欧洲，铁路建造者越来越多地关注用日本积水化学公司拉挤的FFU（纤维增强泡沫聚氨酯）枕木来代替木质或混凝土枕木。经过几次成功应用之后，最近在德国勒弗库森化工园又安装了一支路系统，共使用了136根FFU枕木。这些枕木由积水化学公司提供，所用聚氨酯来自拜耳材料科学公司设在日本的供应商。据称这种枕木看似木材，结合了天然产品和现代设计的所有优点。它可用普通木工工具进行锯、刨、钉、上螺丝和胶粘等加工。其热膨胀系数和导热率都很低。由于有纤维增强，其抗压、抗拉、抗弯强度都很高，使用寿命比传统枕木长3倍多。由于其闭孔结构，它即使在暴雨中也吸水极少，因而不影响其优良的电绝缘性能。该材料还耐水解、油脂、海水、霜冻和除冰盐，在长期气候条件下也保持稳定。其重量和现场加工性能大大优于混凝土，可制成任意长度，不需为每种长度另制模具。其生态性能也是一大优点，制造时不使用溶剂，使用后可以循环利用。由于这些优点，FFU枕木特别适于在隧道、桥梁使用。在日本，每年要铺设9万多根聚氨酯枕木，现在已有130多万根投入使用。日本著名的高速列车“新干线”的铁轨就使用了这种枕木。