自從一次偶然地在裝有甲苯二異氰酸酯和聚酯多醇的反應(yīng)器中加人水從而生成軟質(zhì)泡沫聚氨酯以來，材料科學(xué)家和設(shè)計師們就一直欣賞著聚氨酯的多功能性。作為一種聚合物樹脂，它被廣泛用作膠粘劑、涂料和彈性體；做成軟質(zhì)泡沫時，它成為汽車座位的常用材料；做成硬塑料時，它被模塑成電氣零部件；它還可做成纖維，制造紡織品。然而，近年來聚氨酯又證明了它的剛度、硬度和密度性能足以勝任結(jié)構(gòu)用途，其結(jié)果，復(fù)合材料制造商得以發(fā)揮聚氨酯固化迅速和比強度高的優(yōu)點，使聚氨酯在以往由聚酯、乙烯基酯和環(huán)氧樹脂主宰的工藝和用途中異軍突起。
拉擠成型制品
拉擠工藝已被使用幾十年來制造復(fù)合材料制品。早期的拉擠制品一般用單向玻璃纖維增強聚酯樹脂或乙烯基酯樹脂制成。后來，增強材料中加入了機織物和氈；基體方面也由于拉擠設(shè)備和樹脂配方的突破，拉擠廠商得以操作粘度更高的環(huán)氧樹脂。而更進一步，近年使用聚氨酯樹脂來進行拉擠也實現(xiàn)了商業(yè)化。
位于美國的拜耳材料科學(xué)公司（簡稱BMS）在開發(fā)聚氨酯拉擠技術(shù)方面起到重要作用。該公司人士說，只需在標準拉擠設(shè)備上做兩個改動就可進行聚氨酯拉擠。其一，需要一個計量/混合裝置來控制雙組分樹脂中異氰酸酯和多元醇的比例，為此BMS已與設(shè)備制造商聯(lián)手研發(fā)了一種計量裝置；其二，大多數(shù)拉擠機組上的那種敞式濕樹脂槽必須更換成一種與模具齊平安裝的樹脂注射箱，用此注射系統(tǒng)來適應(yīng)聚氨酯更快的膠凝時間。
與聚酯或乙烯基酯拉擠制品相比，聚氨酯拉擠制品的強度有顯著提高，成本也可能降低。在聚酯和乙烯基酯拉擠工藝中，常常在軸向纖維外還須增添玻璃布或氈來提高制品的橫向強度，某些拉擠型材（例如窗框）的復(fù)雜形狀要求使用4或5種不同的氈。而聚氨酯的強度和剛度比聚酯和乙烯基酯高2－5倍，從而使成型商?？扇∠ＡР己蜌侄挥幂S向無捻粗紗。這就大大減少了材料和勞力成本，并可以提高拉擠線速度。此外，在聚氨酯拉擠制品中的纖維含量可以高達 80％，而聚酯或乙烯基酯拉擠制品中的最大實際纖維含量為60％。由于纖維含量和制品強度高，拉擠制品可以做得更薄，因而重量更輕。
加拿大茵萊玻璃鋼公司使用BMS公司的Buy－dur PUL品牌聚氨酯樹脂來拉擠窗戶構(gòu)件，其玻纖含量達80％。該公司還擬制造全聚氨酯拉擠的窗戶。為實現(xiàn)這一目標，該公司必須解決產(chǎn)品上漆的工藝問題。據(jù)稱使油漆粘牢在含80％玻璃纖維的物體上非常困難。茵萊公司正與幾家涂料廠商研制新的底漆和油漆。該公司稱此舉很值得努力，因為更高的玻璃纖維含量能使窗戶達到商用防火等級，有助于聚氨酯窗戶與鋁窗競爭，開拓它在高層公寓和辦公樓中的市場。
為嘗試聚氨酯復(fù)合材料承載能力的極限，加拿大Conforce國際公司使用Bnydur PUL 2500聚氨酯來拉擠31.75mm厚、610mm寬的帶肋板，用作遠洋貨運集裝箱的底板。此底板在集裝箱裝卸貨物時必須能夠承受多輛卡車的重量。按有關(guān)規(guī)范要求，此用途板材須能在每一車輪處承受3629kg的負荷，而此產(chǎn)品的實際承載能力超過了7711kg。
在日本、德國等地使用了一種用長玻璃纖維和泡沫聚氨酯拉擠成型的鐵路枕木。這種枕木看似木質(zhì)枕木，據(jù)稱它結(jié)合了天然產(chǎn)品和現(xiàn)代設(shè)計的諸多優(yōu)點。由于有纖維增強，其抗壓、抗拉、抗彎強度都很高，使用壽命比傳統(tǒng)枕木長3倍多。它還具有優(yōu)良的耐腐蝕、耐氣候性能，熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱率都很低。其生態(tài)性能也是一大優(yōu)點，制造時不使用溶劑，使用后可以循環(huán)利用。拉擠成型工藝保證了材料均勻性，并可根據(jù)需要制成不同截面和長度的枕木不需為每種長度另制模具。這種枕木尤其適合在隧道、橋梁中應(yīng)用。
纏繞成型制品
加拿大RS技術(shù)公司是制售復(fù)合材料電線桿的廠商，目前雇員110人。它使用拜耳材料科學(xué)公司的聚氨酯樹脂原料配成專用配方，以E玻璃纖維為增強材料，采用專有的纖維纏繞工藝制造電線桿。這種電線桿品名為 RStandwh，已上市一年多。
聚氨酯復(fù)合材料的輕重量與纖維纏繞工藝相結(jié)合，致使RStandwh電線桿重量只有混凝土桿的十分之一，鋼桿的四分之一木桿的一半，據(jù)稱其比強度在電線桿中是最高的。
這種電線桿能承受普通電線桿不能承受的氣候條件，它們經(jīng)受了美國得克薩斯州颶風(fēng)的直接沖擊和斯堪的納維亞冬天的嚴寒而依然挺立。在大多數(shù)氣候條件下，其預(yù)期壽命長達125年，在最惡劣氣候下最短壽命為的年。
RStandard電線桿采用獨特的組合式設(shè)計，由纏繞成型的空心節(jié)段套接組成。各節(jié)段呈圓錐形，壁厚不超過12nun在運輸時可以緊密套疊包裝，節(jié)省運輸空間。RStandard電線桿還可現(xiàn)場鉆孔，安裝爬梯之類，方便操作。桿的表面還很容易清洗。
RStandard電線桿可用作輸電桿和配電桿，用于電網(wǎng)和通訊結(jié)構(gòu)（無線網(wǎng)絡(luò)和微波通訊系統(tǒng)）。
纏繞成型的聚氨酯玻璃鋼制品還有耐腐蝕管道、水箱等基礎(chǔ)設(shè)施用品。
長纖維注射成型制品
長纖維注射（縮寫為LF）是聚氨酯復(fù)合材料的重大研發(fā)成果。它于1995年由德國克勞斯瑪菲公司首先推出，另一家擁有LF專利的廠商是意大利康隆集團。
在LFI系統(tǒng)中，在微機控制的混合頭上裝有纖維切割機，把纖維切成規(guī)定長度（12.5－100mm）洞時，一臺聚氨酯計量機把活性聚氨酯組分（異氰酸酯、多元醇）送到混合頭，在此浸透玻璃纖維。一個機械手把混合頭抬至模具上方，把混合料灌人被加熱的模具。灌料完畢后，模具關(guān)閉并加壓。一般經(jīng)2－4分鐘固化后，制件就可脫模。（實際上LFI工藝并非采用通常意義上的高壓或低壓注射來喂料人模，但成型商如此稱謂，故在行業(yè)中沿用。）
作為較新的工藝，LFI是令人關(guān)注的成型方法。由于在LFI工藝中纖維和樹脂被同時送人，故成型時間得以縮短。此外，LFI用的是無捻粗紗而不是布、氈或預(yù)成型體，所以原料成本更低。
汽車及其它車輛市場首先采用LFI聚氨酯來制造結(jié)構(gòu)或半結(jié)構(gòu)件，如車頂組件、廂式貨車后門、重卡板材、公共汽車行李架、拖拉機罩和翼子板、推土機車身板等。在建筑業(yè)人LFI在住宅構(gòu)件中具有很大潛力，如門的面板、空調(diào)室外機罩等。娛樂休閑方面也有用LFI制造沖浪船身、水療艙的報道。
結(jié)構(gòu)芯材
聚氨酯樹脂除了用作結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的基體外，其硬質(zhì)泡沫體還在日益增多的用途（造船、建筑、風(fēng)能等）中用作玻璃纖維增強結(jié)構(gòu)芯材的基體。美國芯材專業(yè)廠商Nida-Core公司現(xiàn)在就制售兩種玻璃纖維增強硬質(zhì)閉孔聚氨酯泡沫芯材產(chǎn)品，產(chǎn)品牌號分別為STO和SXO。
這些產(chǎn)品的制造方法是利用其專利設(shè)備把玻璃纖維植人聚氨酯泡沫板中。玻璃纖維（一般為E玻璃纖維）無捻粗紗從紗筒退出后連續(xù)植人板中而不切短。在STO產(chǎn)品中，玻璃纖維沿板的長度平行排列，從而提高縱向性能。在SXO產(chǎn)品中，玻璃纖維沿三個不同的軸向植人，在板中形成三維“金字塔”形或三角形。這就產(chǎn)生了準備向同性效應(yīng)，使得縱向和橫向的材料和力學(xué)性能相對均等。
STO和SXO芯材的目標用途是真空輔助樹脂傳遞成型工藝。據(jù)介紹，能夠在成型過程中承受一個大氣壓壓力的最廉價泡沫材料就是硬質(zhì)聚氨酯泡沫。
在制造夾芯復(fù)合材料時，STO和SXO芯材一般夾在玻璃布皮層之間，用不飽和聚酯或乙烯基酯樹脂灌注。樹脂流過芯材，進人纖維植人點，沿纖維流動，浸透纖維。
相關(guān)人士說，制造玻璃纖維增強硬質(zhì)聚氨酯芯材的理念出自在冷藏車中改進夾芯板結(jié)構(gòu)的需要。在冷藏車中用作絕熱材料的低密度聚氨酯泡沫之剪切性能一般較差，需要植人加強件來加固與蒙皮的結(jié)合。這些加強件增加了材料和制造成本，并且形成了熱旁路。而玻璃纖維增強聚氨酯芯材簡化了結(jié)構(gòu)洞時改善了絕熱性能。
美國Kayco復(fù)合材料公司也制造玻璃纖維增強高密度聚氨酯板材，其商名為Kay-Cel。標準板材尺寸為 1.2m×2.4m，根據(jù)要求還可提供更大尺寸。板的厚度為12.7mm－50.8mm。每塊板含有兩層玻璃纖維無捻粗紗布，用聚氨酯泡沫灌注。聚氨酯泡沫的最低密度為20磅／立方英尺，最高密度為30磅／立方英尺。
Kay－Cel芯材主要用作船用夾芯復(fù)合材料的芯材，并且日益進人風(fēng)能市場。據(jù)報它已用于50000多艘船艇，主要用于娓構(gòu)架等必須承受高荷載的部位，至今未有失效的報道。Kay－Cel芯材具有類似木材的彎曲強度和壓縮強度，同時具備耐水和不腐朽的優(yōu)點。
Kay－Cel芯材可用于樹脂傳遞成型或真空輔助樹脂傳遞成型。典型的夾芯結(jié)構(gòu)包含一層膠衣、一層用乙烯基酯或環(huán)氧樹脂灌注的玻璃纖維、一層Kay－Cel芯材和另一層樹脂灌注的玻璃纖維。普通情況下，樹脂不能灌注閉孔泡沫聚氨酯，但制造商常常在芯材上鉆孔，讓樹脂滲透，鎖固芯材兩側(cè)的皮層材料。
聚氨酯泡沫比巴薩本更貴但比聚氯乙烯泡沫更便宜，歷史上多用來制造較昂貴的船只，但現(xiàn)在也出現(xiàn)了在大量生產(chǎn)的娛樂船只中使用聚氨酯芯材的趨勢。
隨著風(fēng)輪葉片越做越大，工程人員正在尋找減輕葉片重量的方式，包括新型的混雜結(jié)構(gòu)。過去所用的混雜芯材只有巴薩木和聚氯乙烯，但現(xiàn)在使用了更多的材料，例如聚氨酯。使用聚氨酯芯村可制成更長的風(fēng)輪葉片，并且保持期結(jié)構(gòu)完整性和強度.
拉擠成型制品
拉擠工藝已被使用幾十年來制造復(fù)合材料制品。早期的拉擠制品一般用單向玻璃纖維增強聚酯樹脂或乙烯基酯樹脂制成。后來，增強材料中加入了機織物和氈；基體方面也由于拉擠設(shè)備和樹脂配方的突破，拉擠廠商得以操作粘度更高的環(huán)氧樹脂。而更進一步，近年使用聚氨酯樹脂來進行拉擠也實現(xiàn)了商業(yè)化。
位于美國的拜耳材料科學(xué)公司（簡稱BMS）在開發(fā)聚氨酯拉擠技術(shù)方面起到重要作用。該公司人士說，只需在標準拉擠設(shè)備上做兩個改動就可進行聚氨酯拉擠。其一，需要一個計量/混合裝置來控制雙組分樹脂中異氰酸酯和多元醇的比例，為此BMS已與設(shè)備制造商聯(lián)手研發(fā)了一種計量裝置；其二，大多數(shù)拉擠機組上的那種敞式濕樹脂槽必須更換成一種與模具齊平安裝的樹脂注射箱，用此注射系統(tǒng)來適應(yīng)聚氨酯更快的膠凝時間。
與聚酯或乙烯基酯拉擠制品相比，聚氨酯拉擠制品的強度有顯著提高，成本也可能降低。在聚酯和乙烯基酯拉擠工藝中，常常在軸向纖維外還須增添玻璃布或氈來提高制品的橫向強度，某些拉擠型材（例如窗框）的復(fù)雜形狀要求使用4或5種不同的氈。而聚氨酯的強度和剛度比聚酯和乙烯基酯高2－5倍，從而使成型商?？扇∠ＡР己蜌侄挥幂S向無捻粗紗。這就大大減少了材料和勞力成本，并可以提高拉擠線速度。此外，在聚氨酯拉擠制品中的纖維含量可以高達 80％，而聚酯或乙烯基酯拉擠制品中的最大實際纖維含量為60％。由于纖維含量和制品強度高，拉擠制品可以做得更薄，因而重量更輕。
加拿大茵萊玻璃鋼公司使用BMS公司的Buy－dur PUL品牌聚氨酯樹脂來拉擠窗戶構(gòu)件，其玻纖含量達80％。該公司還擬制造全聚氨酯拉擠的窗戶。為實現(xiàn)這一目標，該公司必須解決產(chǎn)品上漆的工藝問題。據(jù)稱使油漆粘牢在含80％玻璃纖維的物體上非常困難。茵萊公司正與幾家涂料廠商研制新的底漆和油漆。該公司稱此舉很值得努力，因為更高的玻璃纖維含量能使窗戶達到商用防火等級，有助于聚氨酯窗戶與鋁窗競爭，開拓它在高層公寓和辦公樓中的市場。
為嘗試聚氨酯復(fù)合材料承載能力的極限，加拿大Conforce國際公司使用Bnydur PUL 2500聚氨酯來拉擠31.75mm厚、610mm寬的帶肋板，用作遠洋貨運集裝箱的底板。此底板在集裝箱裝卸貨物時必須能夠承受多輛卡車的重量。按有關(guān)規(guī)范要求，此用途板材須能在每一車輪處承受3629kg的負荷，而此產(chǎn)品的實際承載能力超過了7711kg。
在日本、德國等地使用了一種用長玻璃纖維和泡沫聚氨酯拉擠成型的鐵路枕木。這種枕木看似木質(zhì)枕木，據(jù)稱它結(jié)合了天然產(chǎn)品和現(xiàn)代設(shè)計的諸多優(yōu)點。由于有纖維增強，其抗壓、抗拉、抗彎強度都很高，使用壽命比傳統(tǒng)枕木長3倍多。它還具有優(yōu)良的耐腐蝕、耐氣候性能，熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱率都很低。其生態(tài)性能也是一大優(yōu)點，制造時不使用溶劑，使用后可以循環(huán)利用。拉擠成型工藝保證了材料均勻性，并可根據(jù)需要制成不同截面和長度的枕木不需為每種長度另制模具。這種枕木尤其適合在隧道、橋梁中應(yīng)用。
纏繞成型制品
加拿大RS技術(shù)公司是制售復(fù)合材料電線桿的廠商，目前雇員110人。它使用拜耳材料科學(xué)公司的聚氨酯樹脂原料配成專用配方，以E玻璃纖維為增強材料，采用專有的纖維纏繞工藝制造電線桿。這種電線桿品名為 RStandwh，已上市一年多。
聚氨酯復(fù)合材料的輕重量與纖維纏繞工藝相結(jié)合，致使RStandwh電線桿重量只有混凝土桿的十分之一，鋼桿的四分之一木桿的一半，據(jù)稱其比強度在電線桿中是最高的。
這種電線桿能承受普通電線桿不能承受的氣候條件，它們經(jīng)受了美國得克薩斯州颶風(fēng)的直接沖擊和斯堪的納維亞冬天的嚴寒而依然挺立。在大多數(shù)氣候條件下，其預(yù)期壽命長達125年，在最惡劣氣候下最短壽命為的年。
RStandard電線桿采用獨特的組合式設(shè)計，由纏繞成型的空心節(jié)段套接組成。各節(jié)段呈圓錐形，壁厚不超過12nun在運輸時可以緊密套疊包裝，節(jié)省運輸空間。RStandard電線桿還可現(xiàn)場鉆孔，安裝爬梯之類，方便操作。桿的表面還很容易清洗。
RStandard電線桿可用作輸電桿和配電桿，用于電網(wǎng)和通訊結(jié)構(gòu)（無線網(wǎng)絡(luò)和微波通訊系統(tǒng)）。
纏繞成型的聚氨酯玻璃鋼制品還有耐腐蝕管道、水箱等基礎(chǔ)設(shè)施用品。
長纖維注射成型制品
長纖維注射（縮寫為LF）是聚氨酯復(fù)合材料的重大研發(fā)成果。它于1995年由德國克勞斯瑪菲公司首先推出，另一家擁有LF專利的廠商是意大利康隆集團。
在LFI系統(tǒng)中，在微機控制的混合頭上裝有纖維切割機，把纖維切成規(guī)定長度（12.5－100mm）洞時，一臺聚氨酯計量機把活性聚氨酯組分（異氰酸酯、多元醇）送到混合頭，在此浸透玻璃纖維。一個機械手把混合頭抬至模具上方，把混合料灌人被加熱的模具。灌料完畢后，模具關(guān)閉并加壓。一般經(jīng)2－4分鐘固化后，制件就可脫模。（實際上LFI工藝并非采用通常意義上的高壓或低壓注射來喂料人模，但成型商如此稱謂，故在行業(yè)中沿用。）
作為較新的工藝，LFI是令人關(guān)注的成型方法。由于在LFI工藝中纖維和樹脂被同時送人，故成型時間得以縮短。此外，LFI用的是無捻粗紗而不是布、氈或預(yù)成型體，所以原料成本更低。
汽車及其它車輛市場首先采用LFI聚氨酯來制造結(jié)構(gòu)或半結(jié)構(gòu)件，如車頂組件、廂式貨車后門、重卡板材、公共汽車行李架、拖拉機罩和翼子板、推土機車身板等。在建筑業(yè)人LFI在住宅構(gòu)件中具有很大潛力，如門的面板、空調(diào)室外機罩等。娛樂休閑方面也有用LFI制造沖浪船身、水療艙的報道。
結(jié)構(gòu)芯材
聚氨酯樹脂除了用作結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的基體外，其硬質(zhì)泡沫體還在日益增多的用途（造船、建筑、風(fēng)能等）中用作玻璃纖維增強結(jié)構(gòu)芯材的基體。美國芯材專業(yè)廠商Nida-Core公司現(xiàn)在就制售兩種玻璃纖維增強硬質(zhì)閉孔聚氨酯泡沫芯材產(chǎn)品，產(chǎn)品牌號分別為STO和SXO。
這些產(chǎn)品的制造方法是利用其專利設(shè)備把玻璃纖維植人聚氨酯泡沫板中。玻璃纖維（一般為E玻璃纖維）無捻粗紗從紗筒退出后連續(xù)植人板中而不切短。在STO產(chǎn)品中，玻璃纖維沿板的長度平行排列，從而提高縱向性能。在SXO產(chǎn)品中，玻璃纖維沿三個不同的軸向植人，在板中形成三維“金字塔”形或三角形。這就產(chǎn)生了準備向同性效應(yīng)，使得縱向和橫向的材料和力學(xué)性能相對均等。
STO和SXO芯材的目標用途是真空輔助樹脂傳遞成型工藝。據(jù)介紹，能夠在成型過程中承受一個大氣壓壓力的最廉價泡沫材料就是硬質(zhì)聚氨酯泡沫。
在制造夾芯復(fù)合材料時，STO和SXO芯材一般夾在玻璃布皮層之間，用不飽和聚酯或乙烯基酯樹脂灌注。樹脂流過芯材，進人纖維植人點，沿纖維流動，浸透纖維。
相關(guān)人士說，制造玻璃纖維增強硬質(zhì)聚氨酯芯材的理念出自在冷藏車中改進夾芯板結(jié)構(gòu)的需要。在冷藏車中用作絕熱材料的低密度聚氨酯泡沫之剪切性能一般較差，需要植人加強件來加固與蒙皮的結(jié)合。這些加強件增加了材料和制造成本，并且形成了熱旁路。而玻璃纖維增強聚氨酯芯材簡化了結(jié)構(gòu)洞時改善了絕熱性能。
美國Kayco復(fù)合材料公司也制造玻璃纖維增強高密度聚氨酯板材，其商名為Kay-Cel。標準板材尺寸為 1.2m×2.4m，根據(jù)要求還可提供更大尺寸。板的厚度為12.7mm－50.8mm。每塊板含有兩層玻璃纖維無捻粗紗布，用聚氨酯泡沫灌注。聚氨酯泡沫的最低密度為20磅／立方英尺，最高密度為30磅／立方英尺。
Kay－Cel芯材主要用作船用夾芯復(fù)合材料的芯材，并且日益進人風(fēng)能市場。據(jù)報它已用于50000多艘船艇，主要用于娓構(gòu)架等必須承受高荷載的部位，至今未有失效的報道。Kay－Cel芯材具有類似木材的彎曲強度和壓縮強度，同時具備耐水和不腐朽的優(yōu)點。
Kay－Cel芯材可用于樹脂傳遞成型或真空輔助樹脂傳遞成型。典型的夾芯結(jié)構(gòu)包含一層膠衣、一層用乙烯基酯或環(huán)氧樹脂灌注的玻璃纖維、一層Kay－Cel芯材和另一層樹脂灌注的玻璃纖維。普通情況下，樹脂不能灌注閉孔泡沫聚氨酯，但制造商常常在芯材上鉆孔，讓樹脂滲透，鎖固芯材兩側(cè)的皮層材料。
聚氨酯泡沫比巴薩本更貴但比聚氯乙烯泡沫更便宜，歷史上多用來制造較昂貴的船只，但現(xiàn)在也出現(xiàn)了在大量生產(chǎn)的娛樂船只中使用聚氨酯芯材的趨勢。
隨著風(fēng)輪葉片越做越大，工程人員正在尋找減輕葉片重量的方式，包括新型的混雜結(jié)構(gòu)。過去所用的混雜芯材只有巴薩木和聚氯乙烯，但現(xiàn)在使用了更多的材料，例如聚氨酯。使用聚氨酯芯村可制成更長的風(fēng)輪葉片，并且保持期結(jié)構(gòu)完整性和強度.
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