Nanokompozyty termoplastycznego poliuretanu wzmacniane napełniaczami węglowymi

Stafin, K.; Leszczyńska, A.; Pielichowski, K.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Nanokompozyty termoplastycznego poliuretanu wzmacniane napełniaczami węglowymi

Autorzy

Stafin K. , Leszczyńska A. , Pielichowski K.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Thermoplastic polyurethane-based nanocomposites reinforced with carbon fillers

Języki publikacji

PL EN

Abstrakty

Termoplastyczny poliuretan (TPU) łączy w sobie właściwości usieciowanych chemicznie kauczuków w temperaturze użytkowania oraz tworzyw termoplastycznych w warunkach przetwórstwa w podwyższonej temperaturze. W niniejszej pracy przedstawiono nanokompozyty tego materiału wzmacniane napełniaczami węglowymi, takimi jak nanorurki węglowe, grafen i ekspandowany grafit. Nanododatki węglowe istotnie poprawiają właściwości polimeru, w tym wytrzymałość mechaniczną oraz stabilność termiczną, a także umożliwiają wytwarzanie nanokompozytów przewodzących ładunki elektryczne. Poprawa lub uzyskanie nowych właściwości zależy nie tylko od ilości i sposobu wprowadzania nanonapełniacza do osnowy polimeru, ale również od występowania specyficznych oddziaływań pomiędzy nanonapełniaczem a segmentami sztywnymi i miękkimi TPU. Z tego względu, dobór i modyfikacja budowy chemicznej napełniacza lub TPU są kluczowe dla uzyskania pożądanych cech użytkowych tworzywa.

Thermoplastic polyurethane (TPU) behaves both as a crosslinking rubber and thermoplast at ambient temperature during use and at elevated processing temperature, respectively. In this paper, thermoplastic polyurethane reinforced with carbon nanofillers (e.g. carbon nanotubes, graphene and expanded graphite) was presented. Carbon nanofillers improve mechanical strength, thermal stability and are effective modifiers for manufacturing electrically conductive nanocomposites. Improved or new properties of TPU nanocomposites depend not only on the amount of filler and the method of its incorporation into the polymer matrix, but also on the occurrence of a specific interactions between the filler and rigid or soft TPU segments. Therefore the proper selection and modification of chemical structure of the polymer and filler are crucial for the successful manufacturing of new material with desired properties.

Słowa kluczowe

nanotechnologia termoplastyczny poliuretan nanorurki węglowe grafen ekspandowany grafit

nanotechnology thermoplastic polyurethane carbon nanotube graphene expanded graphite

Wydawca

Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Przemysłu Chemicznego, ZW CHEMPRESS-SITPChem

Czasopismo

Chemik

Rocznik

2016

Tom

Vol. 70, nr 11-12

Strony

685--690

Opis fizyczny

Bibliogr. 32 poz., rys.

Twórcy

autor

Stafin K.

stafin@indy.chemia.pk.edu.pl

Katedra Chemii i Technologii Polimerów, Politechnika Krakowska, Kraków

autor

Leszczyńska A.

Katedra Chemii i Technologii Polimerów, Politechnika Krakowska, Kraków

autor

Pielichowski K.

Katedra Chemii i Technologii Polimerów, Politechnika Krakowska, Kraków

Bibliografia

1. Randall D., Lee S., (Eds.): The polyurethanes book. Everberg, Belgium: Huntsman Polyurethanes; New York: John Wiley and Sons 2002.
2. Rogulska M.: Studies on thermoplastic polyurethanes based on new diphenylethane-derivative diols. II. Synthesis and characterization of segmented polyurethanes from HDI and MDI. European Polymer Journal 2007, 43, 1402–1414.
3. Zia K., Bhatti H.: Methods for polyurethane and polyurethane composites, recycling and recovery: A review. Reactive and Functional Polymers 2007, 67, 675–692.
4. Chang W.: The slip resistance of common footwear materials measured with two slipmeters. Applied Ergonomics 2001, 32, 549–558.
5. Bartolomé L.: The influences of deformation state and experimental conditions on inelastic behaviour of an extruded thermoplastic polyurethane elastomer. Materials and Design 2013, 49, 974–980.
6. Hepburn C.: Polyurethane elastomers. London: Applied Science Publishers 1982.
7. Xu R., Manias E.: Low permability biomedical polyurethane nanocomposites. Journal of Biomedical Materials Research 2003, 64, 114–119.
8. Opera S.: Synthesis and properties of new polyurethane elastomers: influence of hard segment structure. Polimery 2010, 55(2), 111–117.
9. Cooper S., Tobolsky A.: Properties of linear elastomeric polyurethanes. Journal of Applied Polymer Science 1966, 10, 1837–1844.
10. Hossieny J., Barzegari M.: Crystallization of hard segment domains with the presence of butane for microcellular thermoplastic polyurethane foams. Polymer 2014, 55, 651–662.
11. Berta M., Saiani A.: Effect on Clay dispersion on the rheological properties and flammability of polyurethane-clay nanocomposite elastomers. Journal of Applied Polymer Science 2008, 112, 2847–2853.
12. Heraidan M., Shishesaz M.: Study on the effect of ultrasonication time on transport properties of polyurethane/organoclay nanocomposite coatings. Journal of Coatings Technology and Research 2011, 8, 265–274.
13. Song J., Qi H.: Tribological behaviour of carbon nanotubes/polyurethane nanocomposite coatings. Micro and Nano Letters 2011, 6, 48–51.
14. Silva G., Rodrigues M.: Thermoplastic polyurethane nanocomposites produced via impregnationof long carbon nanotube forests. Macromolecular Materials and Engineering 2011, 296, 53–58.
15. Ashjari M., Mahdavian A.: Efficient dispersion of magnetite nanoparticles in the polyurethane matrix through solution mixing and investigation of the nanocomposite properties. Journal of Inorganic and Organometallic Polymer and Materials 2010, 20, 213–219.
16. Chu B., Gao T.: Microphase separation kinetics in segmented polyurethanes - effects of soft segment length and structure. Macromolecules 1992, 25, 5724–5729.
17. Elwell M., Ryan A.: In situ study of structure development during the reactive processing of model flexible polyurethane foam systems using FT-IR spectroscopy, synchrotron SAXS, and rheology. Macromolecules 1996, 29, 2960–2968.
18. Ryan A., Willkomm W.: Dynamics of (micro)phase separation during fast, bulk copolymerization - Some synchrotron SAXS Experiments. Macromolecules 1991, 24, 2883–2889.
19. Seymour R., Kauffman G.: Elastomers III. Thermoplastic elastomers. Products of Chemistry 1992, 69, 12, 967–970.
20. Sen R., Zhao B.: Preparation of single-walled carbon nanotube reinforced polystyrene and polyurethane nanofibers and membranes by electrospinning. Nano Letters 2004, 4, 459–464.
21. Smart S., Fania D.: The effect of carbon nanotube hydrophobicity on the mechanical properties of carbon nanotube-reinforced thermoplastic polyurethane nanocomposites. Journal of Applied Polymer Science 2010, 117(1), 24–32.
22. Deng J., Cao J.: Mechanical and surface properties of polyurethane/fluorinated multi-walled carbon nanotubes composites. Journal of Applied Polymer Science 2008, 108(3), 2023–2018.
23. Chen W., Tao X.: Carbon nanotube-reinforced polyurethane composite fibers. Composite Science and Technology 2006, 66, 3029–3034.
24. Stankovich S., Dikin D.: Graphene-based composite materials. Nature 2006, 442, 282–286.
25. Nguyen D., Lee Y.: Morphological and physical properties of a thermoplastic polyurethane reinforced with functionalized graphene sheet. Polym Int 2009, 58, 412–417.
26. Dan C., Lee M.: Effect of clay modifiers on the morphology and physical properties of thermoplastic polyurethane/clay nanocomposites. Polymer 2006, 47(19), 6718–6730.
27. Wu Ch., Huang X.: Hyperbranched - polymer functionalization of graphene sheets for enhanced mechanical and dielectric properties of polyurethane composities. J. Mater. Chem. 2012, 22, 7010–7019.
28. Huang L., Yi N.: Multichannel and Repeatable Self-Healing of Mechanical Enhanced Graphene-Thermoplastic Polyurethane Composites. Adv. Mater. 2013, 25, 2224–2228.
29. Liang J., Xu Y., Huang Y., Zhang L., Wang Y., Ma Y., et al.: Infraredtriggered actuators from graphene-based nanocomposites. J Phys Chem 2009, 113, 9921–9927.
30. Valentini M., Piana F., Pionteck J., Lamastra F.R., Nanni F.: Electromagnetic properties and performance of exfoliated graphite (EG) – Thermoplastic polyurethane (TPU) nanocomposites at microwaves. Comp Sci Technol 2015, 114, 26–33.
31. Ye Y., Han J., Ma Y., Hong M.: Preparation and characterization of microwave expanded graphite flakes/polyurethane nanocomposites. Polym Mater Sci Eng, 2013, 29(12), 138–143.
32. Quan H., Zhang B., Zhao Q., Yuen R.K.K, Li R.K.Y.: Facile preparation and thermal degradation studies of graphite nanoplatelets (GNPs) filled thermoplastic polyurethane (TPU) nanocomposites. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 2009, 40(9), 1506–1513.

Uwagi

Błędna numeracja bibliografii w angielskiej wersji artykułu.

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-b4463a0c-625b-4c08-bab2-6467c929b072