聚氨酯-钢板夹层结构材料(SPS)是指在两层钢板之间注入聚氨酯弹性体，由弹性体芯材与钢板内表层牢固黏接而形成复合结构材料，具有质量轻、强度高、耐疲劳、耐腐蚀、加工周期短等独特性能，可以取代钢材作为结构材料广泛应用于轮船的建造与修复、钢结构桥面板的建造与加固、水泥桥面的更换、体育等娱乐场所看台、活动便桥、高层建筑地板等领域。该类结构材料的设计使用寿命一般要求能达到一百年。本论文对聚氨酯-钢板夹层结构材料中芯材聚氨酯进行了研制，对其力学性能、耐热性能以及耐老化性能进行了表征与分析，并对其使用寿命进行了预测。聚氨酯弹性体体系主要由低聚物多元醇组成的软段，以及异氰酸酯和扩链剂组成的硬段构成。本论文首先以1,4-丁二醇(BDO)为扩链剂，与聚合二苯基甲烷二异氰酸酯（简称聚合MDI或PAPI)组成硬段，分别以聚己内酯多元醇(PCL)、聚四亚甲基二醇(PTMG)、聚氧化丙烯醚多元醇(PPG)为软段，采用一步法制备了聚氨酯弹性体，对其力学性能和工艺性能进行了表征，并通过热重分析(TG)、差示扫描量热法(DSC)和烘箱老化对耐热性和耐老化性能进行了分析，探讨了软段结构与力学性能、工艺性能、耐热性能以及耐老化性能之间的关系，发现PPG作为软段制备的聚氨酯在性能和工艺上均能满足SPS芯材的要求。接着，以PPG为软段，以BDO为扩链剂，分别与聚合二苯基甲烷二异氰酸酯(PAPI)、氨酯改性MDI (U-MDI)、碳化二亚胺改性MDI (C-MDI)通过一步法制备聚氨酯弹性体，分析硬段结构与力学性能、工艺性能、耐热性能以及耐老化性能之间的关系，筛选出满足要求的异氰酸酯PAPI。在上述基础上，以PPG为软段、BDO与PAPI为硬段合成聚氨酯弹性体，对其结构与性能进行了表征与分析，性能达到了英国劳氏(LR)船级社对SPS结构材料中芯材聚氨酯的性能要求。并分别浇注了三块2250mm×1560mm×15mm尺寸规格的SPS结构板材，用于聚氨酯-钢板夹层结构材料的性能分析。论文最后通过对聚氨酯弹性体热降解动力学分析，计算了聚氨酯的表观活化能，在此基础上，采用阿伦尼乌斯模型和Kissinger方法预测了PPG/PAPI/BDO体系聚氨酯弹性体的使用寿命，分析了聚氨酯耐老化性能随温度的变化。预测结果表明：室温时，聚氨酯弹性体的使用寿命可以达到1.6×1010min（约3.1万年)，60℃的使用寿命可以达到5.1×107min（约97年)。综合考虑预测模型的误差及SPS板材的实际使用环境，在安全系数范围内，SPS用芯材聚氨酯弹性体的使用寿命可以达到五十至一百年左右。