長期以來，橡膠一直是輪胎制造業(yè)的首選材料，在輪胎中使用已經(jīng)有100多年歷史，而聚氨酯彈性體在輪胎中的規(guī)模化應(yīng)用僅有50年時(shí)間。在第二次世界大戰(zhàn)期間，為了克服資源供應(yīng)緊缺的問題，西方各國開始竭力研究開發(fā)合成橡膠等聚合物，德國科學(xué)家Otto Bayer最早合成出聚氨酯彈性體，其目的是替代天然橡膠、鋼材等緊缺戰(zhàn)略物資。聚氨酯特有的性能使其逐漸發(fā)展成為材料加工工業(yè)的重要材料，到20世紀(jì)60年代，在美國從原料生產(chǎn)、彈性體合成以及加工應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)形成較完整的工業(yè)化體系。聚氨酯彈性體是一類在分子鏈中含有氨基甲酸酯基團(tuán)(—NHCOO—)的彈性體聚合物材料，通常以低聚物多元醇、二元或多元異氰酸酯、擴(kuò)鏈劑/交聯(lián)劑以及少量助劑制得。從分子結(jié)構(gòu)上看，聚氨酯彈性體是一種嵌段聚合物，一般由低聚物多元醇柔性長鏈構(gòu)成軟段，以二異氰酸酯及擴(kuò)鏈劑構(gòu)成硬段，硬段和軟段交替排列，形成重復(fù)結(jié)構(gòu)單元。除含有氨酯基團(tuán)外，聚氨酯分子內(nèi)及分子間可形成氫鍵，軟段和硬段可形成微相區(qū)并產(chǎn)生微觀相分離。這種分子結(jié)構(gòu)，使聚氨酯彈性體成為一種性能介于一般橡膠與塑料之間的高分子合成材料，既有橡膠的高彈性，又有塑料的高硬度和高強(qiáng)度，耐磨性能卓越(為一般橡膠的3～10倍)，有“耐磨橡膠之王”的美譽(yù)，還具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、耐油性、耐化學(xué)藥品、耐屈撓性和優(yōu)異的耐低溫性能。自20世紀(jì)60年代，人們開始了聚氨酯彈性體在輪胎中的應(yīng)用研究，從那時(shí)起，聚氨酯和普通橡膠一樣成為輪胎制造業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)材料。
聚氨酯彈性體不僅是制造“綠色輪胎”的理想材料，也是實(shí)現(xiàn)輪胎“綠色制造”的最佳首選。采用澆注型聚氨酯彈性體制造輪胎，可使復(fù)雜的固相加工改變?yōu)楹唵蔚囊合嗉庸?，省去龐大的生產(chǎn)設(shè)備，大大簡化了加工工藝，實(shí)現(xiàn)了材料混合、成型、硫化一體化，大大減少制造過程能源消耗。即使是聚氨酯/橡膠復(fù)合結(jié)構(gòu)工藝技術(shù)制造輪胎，也減少了橡膠胎面膠的混煉膠量，減少污染環(huán)境的炭黑和芳烴油的使用量，減少制造過程廢水、廢氣的排放。聚氨酯輪胎滾動(dòng)阻力低，使汽車的燃油消耗減少;使用壽命長，減少輪胎使用數(shù)量和翻新次數(shù)，節(jié)省了制造輪胎的資源和能源。聚氨酯輪胎在使用過程中不會(huì)產(chǎn)生污染環(huán)境的廢塵、廢料，充分體現(xiàn)了聚氨酯輪胎在使用過程中環(huán)境友好的特性。橡膠輪胎在使用過程中，胎面中的多環(huán)芳烴和炭黑等材料會(huì)散發(fā)到空氣和土壤中，嚴(yán)重污染環(huán)境，廢舊輪胎回收利用難度大，耗費(fèi)更多的人力、財(cái)力和物力。聚氨酯材料通過改性可以實(shí)現(xiàn)生物降解，其回收利用比橡膠容易。
