Polüuretaan (inglise: Polyurethane, IUPAC lühendatult PUR, üldiselt lühendatult PU) viitab polümeeri tüübile, mis sisaldab põhiahelas karbamaadile iseloomulikke ühikuid. Seda polümeermaterjali kasutatakse laialdaselt liimides, katetes, väikese kiirusega rehvides, tihendites, automattides ja muudes tööstusvaldkondades. Igapäevaelu valdkonnas kasutatakse polüuretaani erinevate vahtude ja plastist käsnade valmistamiseks. Polüuretaani kasutatakse ka kondoomide valmistamiseks (inimestele, kes on latekskondoomide suhtes allergilised) ning meditsiiniseadmete ja -materjalide valmistamiseks. Kuna polüuretaani soojusjuhtivus on väga madal, on lääneriikides, nagu Euroopa ja Ameerika Ühendriigid, järk-järgult arenenud ja laagerdunud uued materjalidel põhinevad seinaisolatsioonimaterjalid.
Polüuretaani uurimist ja arendamist alustasid Otto Bayer ja tema kolleegid 1937. aastal Saksamaal Leverkusenis Fabieni laboris. Nad rakendasid katsete kaudu polümerisatsiooni lisamise põhimõtet, kasutades vedelat isotsüanaati ja vedelat polüeetri- või glükoolkeestrit, et luua uut tüüpi plast-polüuretaan, mis erines sel ajal avastatud polüolefiinidest ja polükondensatsioonist tekkinud plastidest. Uus monomeerisegu erineb ka patentidest, mille Wallace Carothers on saanud polüestri jaoks. Alguses piirdus rakendus kiudude ja painduvate vahtudega, mida nimetatakse inglise keeles: Igamid U, sellest vaigust valmistatud kiudu nimetati inglise keeles: Perlon U, kuid 1944. aastal jõudis see ainult 25t/kuus. Seejärel mõjutas selle arengut Teine maailmasõda (perioodil, mil PU-d kasutati ainult väikese piirkonna lennunduskohtades), hakkasid isotsüanaadid olema kaubanduslikult kättesaadavad alles 1952. aastal. 1954. aastal asutasid Ameerika Ühendriikide monsanto ja Saksamaa Bayer ühisettevõtte Mobay Chemical ning hakkasid kasutama tolueeni diisotsüanaati (TDI) ja polüesterpolüooli, et toota Ameerika Ühendriikides kaubanduslikel eesmärkidel paindlikku polüuretaanvahtu. Selle vahu leiutamine (mida leiutajad nimetavad Šveitsi juustu imitatsiooniks) on tingitud vee lisamisest reaktsioonisüsteemi. Neid aineid kasutatakse ka jäiga vahu, viskoosi ja elastomeeride tootmiseks. Lineaarsed kiud moodustuvad heksametüleendiisotsüanaadi (HDI) ja 1,4-butaandiooli (BDO) reaktsioonil [1].
Esimene kaubanduslikult toodetud polüeeterpolüool, polü(tetrametüleeneeter) glükool, toodeti tetrahüdrofurani polümerisatsiooni teel DuPonti poolt 1956. aastal. BASF ja Dow Chemical võtsid 1957. aastal kasutusele odavamad polüalkane dinoolid. Nendel polüeeterpolüoolidel on tehnilised ja kaubanduslikud eelised, näiteks: odav, lihtne käsitsemine, suurepärane hüdrolüütiline stabiilsus; ja võib polüuretaani valmistamisel kiiresti asendada polüesterpolüoole. Teised PU edendajad on Union Carbide ja Mobay Chemical. 1960. aastal ulatus painduva polüuretaanvahu toodang 45 000 tonnini. Pärast enam kui kümme aastat kestnud arengut on klorofluoroalkaani mulliainete, odavate polüeetri polüoolide ja difenüülmetaandiisotsüanaadi (MDI) tekkimisega soodustanud jäiga polüuretaanvahu kasutamist suure jõudlusega isolatsioonimaterjalides. Selle kasutamine. Polümeersel MDI-l (PMDI) põhineval jäigal polüuretaanvahul on parem termiline stabiilsus ja põlemisjõudlus kui TDI-põhistel materjalidel.
1967. aastal toodeti uretaaniga modifitseeritud polüisotsüanaadist jäika vahtu ning toodetud madala tihedusega isolatsioonimaterjalid näitasid paremat termilist stabiilsust ja leegiaeglust. 1960. aastatel hakati autode sisemisi ohutuskomponente, nagu armatuurlauad ja uksepaneelid, valmistama pooljäikva vahuga termoplastilisest tagasitäitest.
1969. aastal eksponeeris Bayer Saksamaal Düsseldorfis plastikust autot. Mõned auto osad on valmistatud kasutades uut protsessi nimega RIM (Reaction Injection Molding). RIM-tehnoloogia kasutab kõrget rõhku vedelate komponentide süstimiseks ja seejärel kiiresti reaktiivsete komponentide süstimiseks hallitusseente õõnsusse. Suuri osi, nagu auto armatuurlauad ja paneelid, saab samuti samal viisil vormida. Polüuretaani RIM sisaldab palju erinevaid tooteid ja protsesse: diamiinahela ekstenderite kasutamine ja uretaani, isotsüanaadi ja polüurea trimereerimisprotsess, lisades lisaaineid, nagu jahvatatud klaas, mica, töödeldud kiud jne, et moodustada nn RRIM, võib see parandada painduvust ja termilist stabiilsust. 1983. aastal kasutasid Ameerika Ühendriigid seda tehnoloogiat autoplastist kehade tootmiseks. Klaaskiu lisamine hallitusseente õõnsusse võib veelgi parandada painduv modulaatorit, nn SRIM-i või struktuuri RIM.
Alates 1980. aastate algusest on autopaneelide ja rehviõhufiltrite mudeltihenditena kasutatud veest puhutud mikropoorseid painduvaid polüuretaanvahte. Sellest ajast alates on polüuretaani turuosa suurenenud energiahindade tõusu ja kasvavate nõuete tõttu vähendada PVC kasutamist autodes. Kallid toorainehinnad kompenseeritakse komponentide kaalu vähenemisega, nagu metallkatete ja filtrikorpuste vähendamine. Kõrgetemperatuurilistes õlifiltrites kasutatakse nüüd kõrgelt täidetud polüuretaan elastomeere ja täitmata polüuretaanvahte.
Polüuretaanvahu (sealhulgas vahtkummi) tootmisel lisatakse reaktsioonisegule väike kogus lenduvaid aineid, mida nimetatakse mulliaineteks. Need lihtsad ained annavad polüuretaanile suurepärased soojusisolatsiooniomadused. 1990. aastate alguses piiras Montreali protokoll osoonikihile avalduva mõju vähendamiseks mõnede kloori sisaldavate mulliainete kasutamist. Näiteks triklorofluorometaan (CFC-11). Muud halogeenitud alkaanid, nagu klorofluorosüsivesinikud, 1,1-dikloro-1-fluoroetaan (HCFC-141b), loetleti 1994. Kuigi 1990. aastatel oli veel mõned arengumaad, kus halogeene sisaldavaid mulliaineid kasutati, kasutasid Põhja-Ameerika ja Euroopa üha enam süsinikdioksiidi, pentaani, 1,1,1,2-tetrafluoroetaani (HFC-134a), 1,1,1,3,3-pentafluoropropaan (HFC-245fa) mullitamisainena.
Olemasoleva polüuretaani pihustamise tehnoloogia ja polüetermilise keemilise teooria põhjal on polüuretaani elastsete materjalide pihustamine 1990ndatel kiiresti välja töötatud. Nende kiire reageerimine ja suhteline õhuniiskus muudavad need suure pindalaga projektide jaoks valitud kateteks. Näiteks sekundaarsed ohutuskestad, kaevu- ja kanalikatted, paagivoodrid. Pärast nõuetekohast kruntimist ja pinnatöötlust on sellel hea nakkuvus betooni ja terasega. Samal ajavahemikul rakendati kohapealseks ehitamiseks laaditud voodipesule uut kahekomponentse polüuretaani ja polüuretaanpolüurea segatud elastomeeri tehnoloogiat. See väikeveokite ja muude kaubakastide kattetehnoloogia loob vastupidava, hõõrdekindla komposiitmetallmaterjali. Termoplastiline vooder korvab metalli puudused korrosioonis ja rabeduses.