聚氨酯弹性体以其优异的综合机械性能著称。其原料种类繁多，大分子结构中基团组成和排列复杂，加之合成与加工方法多样，导致其化学结构复杂且物理构象差异显著，最终决定了其性能的多样性。

通常在固态下使用，在各种外力作用下所表现的机械强度是其最重要的使用性能指标。与其他高分子聚合物类似，PU的性能受分子量、分子间作用力、链段柔性、结晶倾向、支化与交联程度，以及取代基的位置、极性和体积等因素密切影响。然而，PU的结构具有独特性：其分子是由软段（主要由低聚物多元醇构成）和硬段（主要由多异氰酸酯和扩链交联剂构成）通过嵌段共聚形成的。这种结构中，分子间，尤其是硬链段之间，存在强烈的静电力作用，并常伴随大量氢键形成。这种强作用力不仅贡献于材料的内聚能，更能促进硬链段的聚集与微相分离，从而显著改善弹性体的力学性能（如强度、模量）及高低温性能。

结晶行为与机械性能的关键联系：
PU的机械性能在很大程度上取决于其结晶性，特别是软链段的结晶。然而，PU在常规使用状态下（通常指室温或稍高温度下处于受力较小的平衡态）并不希望出现结晶，以免损害其弹性。理想的状态是：通过精心的配方设计和工艺控制，在弹性与强度之间取得最佳平衡：

常态（平衡态）： 刚性的PUE在使用温度范围内（如室温）应保持非晶态，确保良好的弹性回复能力。

高速拉伸（应变诱导）： 在受到高速拉伸等外力作用时，材料能迅速发生应变诱导结晶。

外力解除（恢复）： 这种诱导结晶的熔点应在室温上下，一旦外力解除，结晶能迅速熔化，材料恢复弹性。
这种可逆的应变诱导结晶结构对于显著提升PU的机械强度（如拉伸强度、模量）极为有利。

影响可逆结晶与性能的结构因素：

软段特性：

极性： 软段的极性、分子量、分子间作用力及结构规整性直接影响其结晶能力。例如，聚酯多元醇的极性和分子间作用力通常大于聚醚多元醇，因此聚酯型PUE的机械强度通常高于聚醚型PUE。

刚性： 软段本身刚度过高（如引入刚性单元）会降低其结晶能力，从而可能削弱结晶带来的机械性能提升。

硬段特性：

异氰酸酯类型： 通常，由芳香族二异氰酸酯（如MDI, TDI）制备的PUE，其硬段刚性强、极性高，形成的微区作用力大，赋予材料比脂肪族二异氰酸酯（如HDI）更高的硬度、拉伸强度和撕裂强度。

结构对称性： 具有对称结构的二异氰酸酯（如MDI）更有利于硬段规整排列和增强微相分离，从而能赋予PUE更高的硬度、拉伸强度和撕裂强度。

扩链交联剂： 其结构（如刚性、对称性）对PUE机械性能的影响机制与二异氰酸酯类似，主要通过影响硬段的性质和微相分离程度来实现。

总结： 聚氨酯弹性体独特的软硬段嵌段结构及其相互作用（氢键、静电力、微相分离）是其优异机械性能的基础。通过精准调控软段（类型、分子量、规整性）和硬段（异氰酸酯类型、扩链剂、对称性）的结构，特别是优化软段实现可逆的应变诱导结晶行为，是获得兼具高弹性与高强度聚氨酯弹性体的核心所在。