Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: poliedryczne oligosilseskwioksany

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Foaming extrusion of thermoplastic polyurethane modified by POSS nanofillers

Stachak Piotr, Hebda Edyta, Pielichowski Krzysztof

Composites Theory and Practice

2019

R. 19, nr 1

23--29

Thermoplastic polyurethane elastomers (TPU), having mechanical properties similar to chemically crosslinked rubbers, can be processed using extrusion or injection molding techniques. Combining extrusion with a foaming process leads to the fabrication of porous lightweight materials with novel properties. These properties can be further modified by applying additives, such as polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS). POSS are organic-inorganic hybrid nanofillers that could enhance polymer-based composites properties, e.g. mechanical properties or thermal stability. In this work, the foaming extrusion process of TPU, utilizing azodicarboxamide (ADC), sodium bicarbonate (SC) and citric acid monohydrate (CA) as blowing agents (or their mixtures) was described. TPU was modified with two kinds of POSS nanofillers: TMP DiolIsobutyl POSS (TMP POSS) and trans-Cyclohexanediol Isobutyl POSS (TC POSS) to intensify the nucleation of the foaming process and to improve the thermal properties of the TPU matrix. A suitable processing window was determined by means of differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TG). The relations between the type of blowing agent mixture, POSS nanofillers and microstructure/thermal properties of TPU porous composites were evaluated using DSC and scanning electron microscopy (SEM). The blowing agent mixtures, which produce solid residue after decomposition (ADC-CA and CA-SC), influence the nucleation process in the crystalline domains of TPU. The addition of POSS nanofillers strengthens the abovementioned effect and additionally increases the amount of pores in the extrudates, as well as enhances their shape stability.

Termoplastyczne elastomery poliuretanowe (TPU), o własnościach mechanicznych podobnych do chemicznie usieciowanych kauczuków, mogą być przetwarzane za pomocą technik wytłaczania lub formowania wtryskowego. Połączenie wytłaczania z procesem spieniania prowadzi do wytworzenia porowatych lekkich materiałów o nowych właściwościach. Te właściwości można dalej modyfikować przez zastosowanie dodatków, takich jak wielościenne oligomeryczne silseskwioksany (POSS). POSS są organiczno-nieorganicznymi hybrydowymi nanowypełniaczami, które mogą polepszyć właściwości kompozytów polimerowych, np. właściwości mechaniczne lub stabilność termiczną. W pracy opisano proces wytłaczania porującego TPU z użyciem azodikarboksyamidu (ADC), wodorowęglanu sodu (SC) i monohydratu kwasu cytrynowego (CA) jako środków porotwórczych (lub ich mieszanin). TPU zmodyfikowano dwoma rodzajami nanowypełniaczy POSS: TMP DiolIsobutyl POSS (TMP POSS) i trans-Cyclohexanediol Isobutyl POSS (TC POSS) w celu zintensyfikowania procesu nukleacji podczas porowania i poprawy właściwości termicznych matrycy TPU. Wyznaczenie odpowiedniego okna przetwórczego przeprowadzono za pomocą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC) i analizy termograwimetrycznej (TG). Zależność między rodzajem mieszaniny środków porotwórczych, nanowypełniaczami POSS a właściwościami mikrostrukturalnymi/termicznymi porowatych kompozytów TPU oceniano za pomocą DSC i skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Mieszaniny środków porujących, które wytwarzają stałą pozostałość po rozpadzie (ADC-CA i CA-SC), wpływają na proces nukleacji w krystalicznych domenach TPU. Dodanie nanowypełniaczy POSS wzmacnia wyżej wspomniany efekt i dodatkowo zwiększa ilość porów w wytłoczynach, a także zwiększa ich stabilność kształtu.

Układy nanohybrydowe poliuretan (PUR)/funkcjonalizowany silseskwioksan (PHIPOSS). Cz. II. Rentgenowskie badania strukturalne metodami WAXD i SAXS

Janowski B., Pielichowski K., Kwiatkowski R.

Polimery

2014

T. 59, nr 2

147--159

Metodami analizy WAXD i SAXS scharakteryzowano strukturę układów nanohybrydowych poliuretan/polisilseskwioksan (PUR/POSS) o zawartości PHIPOSS: 2, 4, 6, 8 i 10 % mas. Krzywe dyfrakcyjne WAXD analizowano rozdzielając je na maksima dyfuzyjnego rozpraszania przez fazy twardą i miękką matrycy poliuretanowej badanych układów oraz pik dyfrakcyjny odpowiadający płaszczyznom krystalograficznym (101) heksagonalnej komórki elementarnej POSS. Korzystając z równania Scherrera wyznaczano wymiary D101 krystalitów POSS, uformowanych w elastomerach PUR/PHIPOSS. Stwierdzono wyraźne zróżnicowanie wartości D101 (34—22 nm) odpowiadającej różnej zawartości PHIPOSS oraz nieregularność zmian D101. Zaobserwowano też, że występujący na dyfraktogramach WAXD prepik głównego halo amorficznego przesuwa się w stronę mniejszych kątów rozpraszania wraz ze wzrostem zawartości silseskwioksanu w układzie, co odpowiada wzrostowi długości korelacji przypisanej temu pikowi, z 0,75 nm dla niemodyfikowanego PUR do ok. 1,18 nm dla elastomeru o zawartości 10 % mas. PHIPOSS. Na podstawie krzywych dyfrakcyjnych SAXS wyznaczono jednowymiarowe funkcje korelacyjne K(r) i CF(r) lamelarnej struktury nadcząsteczkowej badanych układów. Analiza tych funkcji umożliwiła określenie wielkiego okresu lamelarnej struktury nadcząsteczkowej, udziału objętościowego fazy twardej i fazy miękkiej, średniej grubości warstwy twardej i warstwy miękkiej oraz zmiany mocy rozpraszania poliuretanów hybrydowych o zawartości PHIPOSS 4 i 10 % mas. poliuretanu niemodyfikowanego. Stwierdzono, że po dokonaniu modyfikacji łańcuchów poliuretanowych cząsteczkami PHIPOSS, wielki okres lamelarnej struktury nadcząsteczkowej badanych poliuretanów nie ulega zmianie, zmniejszeniu natomiast ulega grubość warstw twardych (z 4,1 nm do 3,8—3,4 nm) i zwiększa się jednocześnie grubość warstw miękkich (z 7,0 nm do 7,4—7,8 nm). Wstosunku do niemodyfikowanego PUR, moc rozpraszania małokątowego elastomerów modyfikowanych o zawartości silseskwioksanu 4 i 10 % mas., zmniejsza się, odpowiednio, o ok. 11 % i 22 %. Efekt ten przypisano lokowaniu się krystalitów PHIPOSS w obszarach pomiędzy stosami lamelarnymi poliuretanowej matrycy nanohybrydowych elastomerów.

The structure of the nanohybrid PUR/POSS systems containing 2, 4, 6, 8 and 10 wt. % PHIPOSS has been characterized by WAXD and SAXS methods. WAXD diffraction patterns of the hybrid elastomers were analyzed by deconvolution into diffuse scattering maxima of the hard phase or soft phase and the diffraction peak corresponding to the (101) crystallographic plane of the POSS hexagonal unit cell. The dimension D101 of the POSS crystallites formed in PUR/PHIPOSS elastomers, was determined using the Scherrer equation. Clear differences in the values of D101 (34—22 nm), with changes not occurring on aregular basis, were found for various PHIPOSS contents. Moreover, for all the systems investigated, it was observed that the so-called ‘prepeak' of the main amorphous halo in WAXD patterns was shifted to lower diffraction angles with an increase in PHIPOSS content. This was corresponding to an increase of correlation length associated with this peak, from 0.75 nm in case of the unmodified PUR to about 1.18 nm for the elastomer containing 10 wt.% PHIPOSS. One-dimensional correlation functions K(r) and CF(r) for the lamellar supramolecular structure of the investigated systems were determined from SAXS diffraction patterns. Based on the analysis of these functions, the following parameters have been determined: the long period of the lamellar supramolecular structure, the volume fraction and average thickness of the hard and soft phases, and the changes in the scattering power for hybrid polyurethane containing 4 and 10 wt. % of PHIPOSS compared to unmodified polyurethane. It was found that after the modification of polyurethane chains with PHIPOSS molecules the long period of the lamellar supramolecular structure of the investigated elastomers was not changed, whereas the thickness of the hard layers was reduced (from 4,1 nm to 3,8—3,4 nm) and the thickness of the soft layers was simultaneously increased (from 7,0 nm to 7,4—7,8 nm). It was also observed that the scattering power for the elastomers with POSS mass fractions of 4 and 10 % is reduced by 11 % and 22 %, respectively. This effect has been attributed to the location of PHIPOSS crystallites in the regions between the lamellar stacks in the polyurethane matrix of nanohybrid elastomers.