יישום של ננו-חומרים בדבק פוליאוריטן שעבר עיבוד מים

פוליאוריטן על בסיס מים הוא סוג חדש של מערכת פוליאוריטן המשתמשת במים במקום בממסים אורגניים כמדיום פיזור. יש לה יתרונות של חוסר זיהום, בטיחות ואמינות, תכונות מכניות מצוינות, תאימות טובה ושינוי קל.
עם זאת, חומרי פוליאוריטן סובלים גם מעמידות נמוכה למים, בחום ובממס עקב היעדר קשרי קישור צולבים יציבים.

לכן, יש צורך לשפר ולמטב את תכונות היישום השונות של פוליאוריטן על ידי הכנסת מונומרים פונקציונליים כגון פלואורסיליקון אורגני, שרף אפוקסי, אסטר אקרילי וננו-חומרים.
ביניהם, חומרי פוליאוריטן שעברו שינוי ננו-חומרים יכולים לשפר משמעותית את התכונות המכניות שלהם, עמידות בפני שחיקה ויציבות תרמית. שיטות השינוי כוללות שיטת האינטרקלציה של מרוכבים, שיטת הפילמור באתר, שיטת הערבוב ועוד.

ננו סיליקה
ל-SiO2 מבנה רשת תלת-ממדי, עם מספר רב של קבוצות הידרוקסיל פעילות על פני השטח שלו. הוא יכול לשפר את התכונות המקיפות של החומר המרוכב לאחר שילובו עם פוליאוריטן באמצעות קשר קוולנטי וכוח ואן דר ואלס, כגון גמישות, עמידות לטמפרטורות גבוהות ונמוכות, עמידות להזדקנות וכו'. גואו ועמיתיו סינתזו פוליאוריטן שעבר שינוי ננו-SiO2 בשיטת פילמור in-situ. כאשר תכולת ה-SiO2 הייתה כ-2% (משקל, שבר מסה, זהה להלן), צמיגות הגזירה וחוזק הקילוף של הדבק השתפרו באופן מהותי. בהשוואה לפוליאוריטן טהור, גם העמידות לטמפרטורות גבוהות וחוזק המתיחה עלו מעט.

ננו תחמוצת אבץ
לננו-אבץ-אוץ' חוזק מכני גבוה, תכונות אנטיבקטריאליות ובקטריוסטטיות טובות, כמו גם יכולת חזקה לספוג קרינה אינפרא-אדומה ומיגון UV טוב, מה שהופך אותו מתאים לייצור חומרים בעלי פונקציות מיוחדות. עוואד ועמיתיו השתמשו בשיטת הננו-פוזיטרונים כדי לשלב חומרי מילוי אבץ-אוץ' בפוליאוריטן. המחקר מצא כי הייתה אינטראקציה בין הננו-חלקיקים לפוליאוריטן. הגדלת תכולת הננו-אבץ-אוץ' מ-0% ל-5% הגדילה את טמפרטורת המעבר הזכוכיתי (Tg) של הפוליאוריטן, מה ששיפר את יציבותו התרמית.

ננו סידן פחמתי
האינטראקציה החזקה בין ננו-CaCO3 למטריצה ​​משפרת משמעותית את חוזק המתיחה של חומרי פוליאוריטן. גאו ועמיתיו שינו תחילה ננו-CaCO3 עם חומצה אולאית, ולאחר מכן הכינו פוליאוריטן/CaCO3 באמצעות פולימריזציה באתר. בדיקות אינפרא אדום (FT-IR) הראו כי הננו-חלקיקים פוזרו באופן אחיד במטריצה. על פי בדיקות ביצועים מכניות, נמצא כי לפוליאוריטן שעבר שינוי עם ננו-חלקיקים יש חוזק מתיחה גבוה יותר מאשר לפוליאוריטן טהור.

גרפן
גרפן (G) הוא מבנה שכבתי המחובר על ידי אורביטלים היברידיים של SP2, המציג מוליכות, מוליכות תרמית ויציבות מצוינים. יש לו חוזק גבוה, קשיחות טובה וקל לכיפוף. וו ועמיתיו סינתזו ננו-קומפוזיטים Ag/G/PU, ועם העלייה בתכולת Ag/G, היציבות התרמית וההידרופוביות של החומר המרוכב המשיכו להשתפר, וגם הביצועים האנטיבקטריאליים גדלו בהתאם.

ננו-צינוריות פחמן
ננו-צינוריות פחמן (CNTs) הן ננו-חומרים צינוריים חד-ממדיים המחוברים באמצעות משושים, והן כיום אחד החומרים בעלי מגוון רחב של יישומים. באמצעות חוזק גבוה, מוליכות ותכונות מרוכבות פוליאוריטן, ניתן לשפר את היציבות התרמית, התכונות המכניות והמוליכות של החומר. וו ועמיתיו הציגו CNTs באמצעות פולימריזציה באתר כדי לשלוט בגדילה ובהיווצרות של חלקיקי אמולסיה, מה שמאפשר פיזור אחיד של CNTs במטריצת הפוליאוריטן. עם העלייה בתכולת ה-CNTs, חוזק המתיחה של החומר המרוכב שופר מאוד.

החברה שלנו מספקת סיליקה מעושנת באיכות גבוהה,חומרים נוגדי הידרוליזה (חומרי קישור צולב, קרבודימיד), בולמי UVוכו', אשר משפרים משמעותית את ביצועי הפוליאוריטן.