Structure and properties of polyurethane/YAG:Tb3+ nanocomposites with luminescence properties

• Autorzy: Ryszkowska J. , Zawadzak E. , Hreniak D. , Stręk W. , Kurzydłowski K. J.

Warianty tytułu

PL

Struktura i właściwości nanokompozytów poliuretan/YAG:Tb3+

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Elastic polyurethanes films with luminescent properties have attracted increasing attention, both as a subject of fundamental and applied research. In the present study, polyurethane nanocomposites containing 0.05 to 0.2 wt. % of nanofillers were prepared by in situ polymerization. These nanocomposites were subsequently used to investigate the influence of the nanoparticles’ content on their structure and properties. PUR was synthesized using polycaprolactone diol (PCL diol) and dicyclohexylmethane-4,4’-diisocyanate (HMDI) with addition of diols as chains extenders. The nanofiller in the form of yttrium-aluminum-garnet (YAG) containing 10 wt. % of Tb3+ was added and samples of composites were synthesized employing prepolymer fabrication route. Series of nanocomposites with exhibited high luminescence and intensity of emission. Microstructure of these composites was investigated using atomic force microscopy (AFM) in a tapping mode. The grain size analysis of nanofillers was performed with high resolution scanning electron microscopy (HRSEM) and high resolution transmission electron microscopy (HRTEM). The mechanical and optical properties of the specimens have been correlated to their microstructure.

PL

Elastyczne folie poliuretanowe o właściwościach luminescencyjnych są przedmiotem dużego zainteresowania ze względu na różnorodność ich zastosowań. Jedną z potencjalnych możliwości ich wykorzystania jest zabezpieczanie dokumentów. W ramach tej pracy zbadano wpływ zawartości nanonapełniacza na strukturę oraz właściwości otrzymanych kompozytów. Do syntezy nanokompozytów użyto poli(?-kaprolaktano)diolu (PCL diol), 4,4’-diizocyjanian dicykloheksylometanu (HMDI) oraz dioli jako przedłużaczy łańcucha. Nanokompozyty otrzymano metodą in situ z mieszaniny substratów w procesie syntezy prowadzonej metodą prepolimerową. Jako nanonapełniacza użyto kryształów granatu itrowo-glinowego (YAG) domieszkowanego 10% mas. Tb3+, dodając go w ilości od 0,05 do 0,2% mas. w stosunku do całej masy polimeru. Otrzymane nanokompozyty z różną zawartością nanonapełniacza charakteryzowały się wysoką przeświecalnością oraz intensywnością emisji (tabela 1, rys. 3). Za pomocą mikroskopu sił atomowych (AFM) wykonano analizę mikrostruktury otrzymanych próbek (rys. 2). Analizę wielkości ziarna nanonapełniacza przeprowadzono za pomocą wysokorozdzielczego skaningowego mikroskopu elektronowego (HRSEM) oraz wysokorozdzielczego transmisyjnego mikroskopu elektronowego (HRTEM) (rys. 1). Określono korelację pomiędzy właściwościami mechanicznymi (tabela 4) i optycznymi otrzymanych kompozytów, a mikrostrukturą nanokompozytów.

Słowa kluczowe

EN

polyurethanes; nanocomposites; morphology; optical properties; thermal properties; mechanical properties

PL

poliuretany; nanokompozyty; morfologia; właściwości optyczne; właściwości termiczne; właściwości mechaniczne

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2007
• Tom: T. 52, nr 5
• Strony: 340--344
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz.

Twórcy

autor

Ryszkowska J.

autor

Zawadzak E.

autor

Hreniak D.

autor

Stręk W.

autor

Kurzydłowski K. J.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science and Engineering, 02-507 Warsaw, Poland,

Bibliografia

• 1. Shon Y.-S., Wuelfing W. P., Murray R. W.: Langmuir 2001, 17, 1255.
• 2. Gaponenko S. V.: "Optical properties of Semiconductor Nanocrystals", Cambrige Univ. Press, 1998, Cambrige, UK.
• 3. Nalva H. S.:"Handbook of Organic-Inorganic Hybrid Materials and Nanocomposites", American Scientific Publishers 2003, USA.
• 4. Reisfeld R.: Polimery 2006, 51, 95.
• 5. Hepburn C.: "Polyurethane Elastomers", Elsev. Sci. Publ., 1992, London.
• 6. Zawadzak E., Ryszkowska J.: "Modification of polyurethane matrix for nanocomposites production with addition of ceramic powder containing rare-earth elements", Materials of III International Materials Symposium MATERIAIS 2005, Aveiro/Portugal, 20--23 March 2005.
• 7. Zawadzak E., Ryszkowska J.: "Selection of polyurethane matrix for nanocomposite manufacturing with ceramic powder including rare-earth elements", Materials of 8th European Symposium on Polymer Blends, Eurofillers 2005, Bruges/Belgium, 9--12 May 2005.
• 8. Rabinovitch Y., Tetard D., Faucher M. D., Pham-Thi M.: Opt. Mater. 2003, 24, 345.
• 9. Lu J., Ueda K., Yagi H., Yanagitani T., Akiyamac Y.: J. Alloy Compd. 2002, 341, 220.
• 10. Qin G. S., Lu J. R., Bisson J. F., Feng Y., Ueda K., Yagi H., Yanagitani T.: Solid State Commun. 2004, 132, 103.
• 11. Shionoya S.: "Phosphor Handbook", CRC Press 1998, Boca Raton FL.
• 12. Hreniak D., Stręk W., Mazur P., Pązik R., Zabkowska-Waclawek M.: Opt. Mater. 2004, 26, 117.
• 13. Stręk W., Zych E., Hreniak D.: J. Alloy. Compd. 2002, 344, 332.
• 14. Wei Z., Sun L., Liao C., Yin J., Jiang X., Yan C., Lu S.: J. Phys. Chem. B 2002, 106, 10 610.
• 15. US pat. 50 041 424 (2005).
• 16. US pat. 30 207 331 (2003).
• 17. US pat. 330 697 (1967).
• 18. Hreniak D., Łojkowski W., Stręk W., M. Suszyńska M.: "Nanomateriały, Wiadomości Chemiczne", Wrocław 2004 (in polish).
• 19. Hreniak D., Stręk W., Wrzyszcz J.: Archiwum nauki o materiałach 2003, 24, 611 (in polish).
• 20. Hreniak D., Gluchowski P., Strek W., Bettinelli M., Kozlowska A., Kozlowski M.: Mater. Sci-Poland 2006, 24, 405.
• 21. Ryszkowska J., Zawadzak E., Zapart P., Łojkowski W., Opalińska A., Kurzydłowski K. J.: Solid State Phenomena, in press.