影响聚氨酯结构与性质的主要因素为软硬段结构、异氰酸酯结构、聚氨酯分子量和交联度等。聚氨酯软段由低聚物多元醇（通常是聚醚或聚酯二醇）组成，硬段由多异氰酸酯或其它小分子扩链剂组成。两种链段的热力学不相容性会产生微观相分离，在聚合物基体内部形成相区或微相区。聚氨酯中存在氨酯、脲、酯、醚等基团会产生广泛的氢键，其中氨酯和脲键产生的氢键对硬段相区得形成具有较大的贡献，聚氨酯的硬段相起增强作用，提供多官能度物理交联，软段基体被硬段相区交联。聚氨酯的优良性能首先是微相区形成的结果，而不单是硬段和软段之间的氢键所致。
与不对称二异氰酸酯（如TDI）相比，对称性二异氰酸酯（如MDI）制备的PU具有较高的模量和撕裂强度。芳香族异氰酸制备的PU强度一般比脂肪族异氰酸酯型PU的大，但抗紫外（UV）降解性能较差，抗热氧化性能好；扩链剂对PU性能也有影响，含芳环的二元醇与脂肪族二元醇扩链的PU相比有较好的强度，二元胺扩链的PU比二元醇扩链的PU具有较高的机械强度、模量、黏附性和耐热性，且还有较好的低温性能。
提高PU中硬段的含量通常使硬段增加、弹性降低，且一般来说，聚氨酯的内聚力和粘结力也得到提高。但若硬段含量太高，由于极性基团多会约束聚合物链段的活动和扩散能力，有可能降低粘接力。但含游离NCO基团的胶黏剂是例外，因NCO会与基材表面发生化学作用。
构成软段的低聚合物多元醇的分子量通常在600~3000，一般来说软段在PU中占大部分。聚酯型PU比聚醚型PU具有较高的强度和硬度，通常采用聚酯作为PU的软段。软段为聚醚的PU，有优越的低温性能，比聚酯型耐水解性好。一般来说，假定PU分子量相同，其软段若为聚酯，则PU的强度随聚酯二醇分子量的增加而提高；若软段为聚醚，则PU的强度随聚醚二醇分子量的增加而下降，不过伸长率却上升。这是因为聚酯型软段本身极性就较强，分子量大则结构规整性高，对改善强度有利；而聚醚软段则极性较弱，若分子量增大，则PU中硬段的相对含量就减小，强度下降。
结晶作用能成倍地增加粘接层德内聚力和粘结力。采用高结晶性的聚己二酸丁二醇酯二醇为软段的高分子量线型PU制成的胶黏剂，即使不用固化剂也能得到高强度的粘接，且初黏性好。对于线型热塑性PU来说，分子量大则强度高，耐热性好；分子量小则分子活动能力和胶液的润湿能力强，是形成良好的粘接的一个条件，若固化时分子量增长不够，则粘接强度仍较差。一定程度的交联可提高胶黏剂的粘接强度、耐热性、耐水解性、耐溶剂性。过分的交联影响结晶和微观相分离，可能会损害胶层的内聚强度。
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