Wässriges Polyurethan ist ein neuartiges Polyurethansystem, das Wasser anstelle organischer Lösungsmittel als Dispergiermedium verwendet. Es bietet die Vorteile keiner Umweltverschmutzung, Sicherheit und Zuverlässigkeit, hervorragender mechanischer Eigenschaften, guter Kompatibilität und einfacher Modifikation.
Aufgrund des Mangels an stabilen Vernetzungsbindungen weisen Polyurethanmaterialien jedoch auch eine schlechte Wasserbeständigkeit, Wärmebeständigkeit und Lösungsmittelbeständigkeit auf.
Daher ist es notwendig, die verschiedenen Anwendungseigenschaften von Polyurethan durch die Einführung funktioneller Monomere wie organisches Fluorsilikon, Epoxidharz, Acrylester und Nanomaterialien zu verbessern und zu optimieren.
Unter anderem können nanomaterialmodifizierte Polyurethanmaterialien ihre mechanischen Eigenschaften, Verschleißfestigkeit und thermische Stabilität erheblich verbessern. Zu den Modifizierungsmethoden gehören die Interkalationsverbundmethode, die In-situ-Polymerisationsmethode, die Mischmethode usw.
Nano-Silica
SiO2 hat eine dreidimensionale Netzwerkstruktur mit einer Vielzahl aktiver Hydroxylgruppen auf seiner Oberfläche. Es kann die umfassenden Eigenschaften des Verbundwerkstoffs verbessern, nachdem es mit Polyurethan durch kovalente Bindung und Van-der-Waals-Kräfte kombiniert wurde, wie z. B. Flexibilität, Beständigkeit gegen hohe und niedrige Temperaturen, Alterungsbeständigkeit usw. Guo et al. synthetisierte nano-SiO2-modifiziertes Polyurethan mithilfe der In-situ-Polymerisationsmethode. Wenn der SiO2-Gehalt etwa 2 % betrug (Gew., Massenanteil, siehe unten), wurden die Scherviskosität und die Schälfestigkeit des Klebstoffs grundlegend verbessert. Im Vergleich zu reinem Polyurethan haben sich auch die Hochtemperaturbeständigkeit und die Zugfestigkeit leicht erhöht.
Nano-Zinkoxid
Nano-ZnO verfügt über eine hohe mechanische Festigkeit, gute antibakterielle und bakteriostatische Eigenschaften sowie eine starke Fähigkeit zur Absorption von Infrarotstrahlung und eine gute UV-Abschirmung und eignet sich daher für die Herstellung von Materialien mit besonderen Funktionen. Awad et al. verwendeten die Nano-Positronen-Methode, um ZnO-Füllstoffe in Polyurethan einzubauen. Die Studie ergab, dass es eine Grenzflächenwechselwirkung zwischen den Nanopartikeln und dem Polyurethan gab. Durch die Erhöhung des Nano-ZnO-Gehalts von 0 auf 5 % erhöhte sich die Glasübergangstemperatur (Tg) von Polyurethan, was seine thermische Stabilität verbesserte.
Nano-Calciumcarbonat
Die starke Wechselwirkung zwischen Nano-CaCO3 und der Matrix erhöht die Zugfestigkeit von Polyurethan-Materialien deutlich. Gao et al. Zuerst wurde Nano-CaCO3 mit Ölsäure modifiziert und dann wurde Polyurethan/CaCO3 durch In-situ-Polymerisation hergestellt. Infrarottests (FT-IR) zeigten, dass die Nanopartikel gleichmäßig in der Matrix verteilt waren. Bei mechanischen Leistungstests wurde festgestellt, dass mit Nanopartikeln modifiziertes Polyurethan eine höhere Zugfestigkeit aufweist als reines Polyurethan.
Graphen
Graphen (G) ist eine durch SP2-Hybridorbitale verbundene Schichtstruktur, die eine hervorragende Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Stabilität aufweist. Es hat eine hohe Festigkeit, gute Zähigkeit und ist leicht zu biegen. Wu et al. synthetisierten Ag/G/PU-Nanokomposite, und mit der Erhöhung des Ag/G-Gehalts verbesserten sich die thermische Stabilität und Hydrophobie des Verbundmaterials weiter und die antibakterielle Leistung nahm entsprechend zu.
Kohlenstoffnanoröhren
Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) sind eindimensionale röhrenförmige Nanomaterialien, die durch Sechsecke verbunden sind, und gehören derzeit zu den Materialien mit einem breiten Anwendungsspektrum. Durch die Nutzung seiner hohen Festigkeit, Leitfähigkeit und Polyurethan-Verbundeigenschaften können die thermische Stabilität, die mechanischen Eigenschaften und die Leitfähigkeit des Materials verbessert werden. Wu et al. führten CNTs durch In-situ-Polymerisation ein, um das Wachstum und die Bildung von Emulsionspartikeln zu kontrollieren, wodurch CNTs gleichmäßig in der Polyurethanmatrix dispergiert werden konnten. Mit zunehmendem Gehalt an CNTs wurde die Zugfestigkeit des Verbundwerkstoffs deutlich verbessert.
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 10. Januar 2025