Il poliuretano a base acquosa è un nuovo tipo di sistema poliuretanico che utilizza acqua invece di solventi organici come mezzo disperdente. Presenta i vantaggi di assenza di inquinamento, sicurezza e affidabilità, eccellenti proprietà meccaniche, buona compatibilità e facile modifica.
Tuttavia, i materiali poliuretanici soffrono anche di scarsa resistenza all'acqua, al calore e ai solventi a causa della mancanza di legami reticolanti stabili.
Pertanto, è necessario migliorare e ottimizzare le varie proprietà applicative del poliuretano introducendo monomeri funzionali come fluorosilicone organico, resina epossidica, estere acrilico e nanomateriali.
Tra questi, i materiali poliuretanici modificati con nanomateriali possono migliorare significativamente le loro proprietà meccaniche, resistenza all’usura e stabilità termica. I metodi di modifica includono il metodo composito di intercalazione, il metodo di polimerizzazione in situ, il metodo di miscelazione, ecc.
Nanosilice
SiO2 ha una struttura a rete tridimensionale, con un gran numero di gruppi idrossilici attivi sulla sua superficie. Può migliorare le proprietà complete del composito dopo essere stato combinato con il poliuretano mediante legame covalente e forza di van der Waals, come flessibilità, resistenza alle alte e basse temperature, resistenza all'invecchiamento, ecc. Guo et al. poliuretano modificato nano-SiO2 sintetizzato utilizzando il metodo di polimerizzazione in situ. Quando il contenuto di SiO2 era circa il 2% (peso, frazione di massa, lo stesso di seguito), la viscosità al taglio e la resistenza alla pelatura dell'adesivo risultavano sostanzialmente migliorate. Rispetto al poliuretano puro, anche la resistenza alle alte temperature e la resistenza alla trazione sono leggermente aumentate.
Nanoossido di zinco
Nano ZnO ha un'elevata resistenza meccanica, buone proprietà antibatteriche e batteriostatiche, nonché una forte capacità di assorbire la radiazione infrarossa e una buona schermatura UV, che lo rendono adatto alla realizzazione di materiali con funzioni speciali. Awad et al. ha utilizzato il metodo dei nanopositroni per incorporare riempitivi ZnO nel poliuretano. Lo studio ha scoperto che esisteva un'interazione di interfaccia tra le nanoparticelle e il poliuretano. L’aumento del contenuto di nano ZnO dallo 0 al 5% ha aumentato la temperatura di transizione vetrosa (Tg) del poliuretano, migliorandone la stabilità termica.
Nano carbonato di calcio
La forte interazione tra nano CaCO3 e la matrice aumenta significativamente la resistenza alla trazione dei materiali poliuretanici. Gao et al. prima nano-CaCO3 modificato con acido oleico e poi poliuretano/CaCO3 preparato mediante polimerizzazione in situ. I test a infrarossi (FT-IR) hanno mostrato che le nanoparticelle erano uniformemente disperse nella matrice. Dai test di prestazione meccanica è emerso che il poliuretano modificato con nanoparticelle ha una resistenza alla trazione maggiore rispetto al poliuretano puro.
Grafene
Il grafene (G) è una struttura stratificata legata da orbitali ibridi SP2, che presenta eccellente conduttività, conduttività termica e stabilità. Ha un'elevata resistenza, una buona tenacità ed è facile da piegare. Wu et al. nanocompositi Ag/G/PU sintetizzati e con l'aumento del contenuto di Ag/G, la stabilità termica e l'idrofobicità del materiale composito hanno continuato a migliorare e anche le prestazioni antibatteriche sono aumentate di conseguenza.
Nanotubi di carbonio
I nanotubi di carbonio (CNT) sono nanomateriali tubolari unidimensionali collegati da esagoni e sono attualmente uno dei materiali con una vasta gamma di applicazioni. Utilizzando le sue proprietà composite di elevata resistenza, conduttività e poliuretano, è possibile migliorare la stabilità termica, le proprietà meccaniche e la conduttività del materiale. Wu et al. ha introdotto i CNT attraverso la polimerizzazione in situ per controllare la crescita e la formazione di particelle di emulsione, consentendo ai CNT di essere dispersi uniformemente nella matrice poliuretanica. Con l’aumento del contenuto di CNT, la resistenza alla trazione del materiale composito è stata notevolmente migliorata.
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Orario di pubblicazione: 10 gennaio 2025