Modification of polyurethane viscoelastic foams by functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS)

• Autorzy: Bukowczan A. , Hebda E. , Michałowski S. , Pielichowski K.

Warianty tytułu

PL

Modyfikacja lepkosprężystych pianek poliuretanowych funkcjonalizowanymi poliedrycznymi oligomerycznymi silseskwioksanami (POSS)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this paper is to present synthesis and characterization routes of hybrid polyurethane viscoelastic foams reinforced by - inorganic nanoaddities. Recently, much attention has been given to polymer nanocomposites made with POSS (Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes) - a family of siloxane material consisting of inorganic silicon-oxygen core and organic functional groups. Functionalization of POSS enables formation of chemical linkages with polymer matrix and increases compatibility between the organic and inorganic components. Our research focused on the modification of polyurethane materials by functionalized POSS. Octa(3-hydroxy-3-methylbutyldimethylsiloxy) POSS containing eight hydroxyl groups and 1,2- propanediolisobutyl POSS with 2 hydroxyl groups were chosen as additional co-reagents which were mixed by ultrasound homogenizer in polyol phase. POSS was added in amounts 5, 10 and 15% by weight of polyol, and reacted with diisocyanate (TDI) to obtain PU/POSS composite. The effects of incorporation of POSS on the mechanical properties of PU-based hybrid composites were presented. Moreover, the morphology of PU/POSS hybrids was investigated by means of wide-angle X ray diffraction (WAXD) and scanning electron microscopy (SEM) techniques.

PL

Tematem niniejszej pracy jest zaprezentowanie syntezy i charakterystyki wiskoelastycznych pianek poliuretanowych wzmacnianych nanododatkami nieorganicznymi. W ostatnich czasach wiele uwagi poświęca się otrzymywaniu nanokompozytów poliuretanowych zawierających POSS (poliedrycznych oligomerycznych silseskwioksanów) - grupy związków silanowych zbudowanych z krzemowo-tlenowego, nieorganicznego rdzenia oraz organicznych grupy funkcyjnych. Funkcjonalizacja cząstek POSS pozwala na chemiczne łączenie z matrycą polimerową, zwiększając kompatybilność pomiędzy komponentami organicznymi i nieorganicznymi. Wprowadzenie POSS do matrycy polimerowej skutkuje poprawą właściwości mechanicznych i termicznych. Celem tej pracy była modyfikacja materiału poliuretanowego poprzez zastosowanie funkcjonalizowanych nanocząstek POSS. Octa(3-hydroxy-3-methylbutyldimethylsiloxy) POSS zawierający w swojej budowie osiem pierwszorzędowych grup hydroksylowych oraz 1,2- propanediolisobutyl POSS z jedną pierwszoi jedną drugorzędową grupą hydroksylową zostały zastosowane jako reagenty i wraz z składnikiem poliolowym poddane działaniu homogenizacji ultradźwiękami. Wprowadzono POSS w ilościach 5, 10 i 15% w stosunku do ilości poliolu i poddano reakcji z diizocyjanianem TDI w celu otrzymania kompozytu piankowego PUR/POSS. Zbadano właściwości mechaniczne oraz morfologie otrzymanych materiałów przy użyciu techniki WAXD (szerokątowej dyfrakcji rentgenowskiej) oraz skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM).

Słowa kluczowe

EN

PUR foams; POSS nanofiller; foam morphology; mechanical properties

PL

pianki poliuretanowe; nanonapełniacz POSS; morfologia pianek; właściwości mechaniczne

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 18, nr 2
• Strony: 77--81
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Bukowczan A.

• Cracow University of Technology, Department of Chemistry and Technology of Polymers, ul. Warszawska 24, 31-155 Krakow, Poland

autor

Hebda E.

• Cracow University of Technology, Department of Chemistry and Technology of Polymers, ul. Warszawska 24, 31-155 Krakow, Poland

autor

Michałowski S.

• Cracow University of Technology, Department of Chemistry and Technology of Polymers, ul. Warszawska 24, 31-155 Krakow, Poland

autor

Pielichowski K.

• Cracow University of Technology, Department of Chemistry and Technology of Polymers, ul. Warszawska 24, 31-155 Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Lee J., Kim G., Ha C., Sound absorption properties of polyurethane/nano-silica nanocomposite Foams, Journal of Applied Polymer Science 2012, 123, 2384-2390.
• [2] Harikrishnan G., Patro T.U., Khakhar D.V., Polyurethane foam - Clay nanocomposites: Nanoclays as cell openers, Ind. Eng. Chem. Res. 2006, 45, 7126-7134.
• [3] Bandarian M., Shojaei A., Rashidi A.M., Thermal, mechanical and acoustic damping properties of flexible open-cell polyurethane/multi-walled carbon nanotube foams: effect of surface functionality of nanotubes, Polym. Int. 2011, 60, 475-482.
• [4] Aou K., Ge S., Mowery D.M., Zeigler R.C., Gamboa R.R., Two-domain morphology in viscoelastic polyurethane foams, Polymer 2015, 56, 37-45.
• [5] Scarfato P., Di Maio L., Incarnato L., Structure and physical-mechanical properties related to comfort of flexible polyurethane foams for mattress and effects of artificial weathering, Composites Part B 2017, 109, 45-52.
• [6] Vaughan B.R., Wilkes G.L., Dounis D.V., Mclaughlin C., Effect of vegetable-based polyols in unimodal glasstransition polyurethane slabstock viscoelastic foams and some guidance for the control of their structure property behavior. II, Journal of Applied Polymer Science 2011, 119, 2683-2697.
• [7] Zhou H., Ye Q., Xu J., Polyhedral oligomeric silsesquioxane-based hybrid materials and their applications, Mater. Chem. Front. 2017, 1, 212-230.
• [8] Ayandele E., Sarkar B., Alexandridis P., Polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS)-containing polymer nanocomposites, Nanomaterials 2012, 2, 445-475.
• [9] Hebda E., Ozimek J., Raftopoulos K.N., Michałowski S., Pielichowski J., Jancia M., Pielichowski K., Polym. Adv. Technol. 2015, 26, 8, 932.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).