پلییورتانها به دلیل استحکام کششی بالا، مقاومت شیمیایی، فرایند پذیری و خواص مکانیکی در چندین کاربرد فنی مورد استفاده قرار گرفتهاند. ساختار پلییورتان معمولاً توسط بخش سخت و نرم، وزن مولکولی و قابلیت اتصال عرضی تعیین میشود. پیوند هیدروژنی در پلییورتان پیوند فیزیکی بین زنجیرههای پلیمری ایجاد میکند تا عملکرد و خواص کلی را افزایش دهد. تقاضای فزاینده برای مواد سبک و با کارایی بالا در بخشهای نوظهور مانند هوافضا، خودروسازی و الکترونیک منجر به توسعه نانوکامپوزیتهای پلیمری با ترکیب فومسازی با افزودن پرکنندههایی در اندازههای نانو شده است. فومهای پلییورتان توجه تحقیقاتی قابل توجهی را در این زمینه به خود جلب کردهاند. روش متداول برای بهبود خواص فوم پلییورتان شامل تقویت با پرکنندههای مختلف است. نانوپرکنندهها معمولاً در پلیال، پیشپلیمر یا زنجیر افزاینده در حین سنتز آن و یا قبل از افزودن عامل فومزا وارد میشوند. نانوذرات برپایه کربن مانند نانولولههای کربنی، گرافن و کربن سیاه اخیراً بدلیل خواص مکانیکی و فیزیکی بالا، توجه زیادی را به خود جلب کردهاند. ترکیب ذرات با اندازه نانو در فوم پلییورتان معمولاً برای افزایش و بهبود عملکرد مواد شناخته شده است.
نانولوله کربنی (CNT)
نانولوله کربنی یک ماکرومولکول استوانهای است؛ در این ترکیب لایههایی از ساختارهای شش ضلعی وجود دارد که از اتمهای کربن تشکیل شدهاند. خواص ساختاری، مکانیکی و الکترونیکی قابل توجه و ساختار سه بعدی نانولوله کربنی در مقیاس نانو، فرصتهای امیدوارکنندهای را برای استفاده از آنها در تعدادی از زمینهها ایجاد کرده است، جایی که پرکنندههای معمولی قابل بهرهبرداری نیستند. بویژه نسبت ابعاد، استحکام و سختی بالا در توسعه نانوکامپوزیتهای ساختاری مورد بررسی قرار گرفته است. تولید کامپوزیت هایی که بطور کامل از خواص مکانیکی برجسته CNT استفاده میکنند، چالش برانگیز بوده است، با این حال مواد کامپوزیت تقویت شده CNT با افزایش استحکام و سختی توسعه یافتهاند.
گرافن اکسید (GO)
گرافن اکسید یک ماده دارای اکسیژن فراوان است که معمولاً با اکسیداسیون کنترل شده گرافیت بدست میآید. GO دارای ساختار لایهای با گروههای آبدوست قطبی (هیدروکسیل، کربوکسیل و اپوکسید) بر روی لایههای آن است. گروههای آبدوست ممکن است منجر به خواص بینابینی و تبادل یونی GO شوند. این مواد دارای طیف وسیعی از خواص جذاب مانند پایداری شیمیایی و خواص سازگار با محیط زیست علاوه بر هزینه کم است. گرافن اکسید و نیزگونههای اصلاح شده شیمیایی آن بطور گستردهای بعنوان پرکننده در ساخت فومهای نانوکامپوزیت پلییورتان استفاده شده است.
کربن سیاه یا کربن بلک
کربن بلک یک پرکننده پلیمری مورد اهمیت است؛ کامپوزیتهای پلیمری تهیه شده با کربن سیاه رسانا کاربردهای زیادی در زمینههای صنعت برق و الکترونیک پیدا کردهاند. معمولا مشخص میشود که خواص محصولات پلییورتان نه تنها به انواع پرکنندههای تقویتکننده (مانند کربن سیاه) بلکه به ساختار و سایر ویژگیهای پرکنندهها از جمله اندازه ذرات، مساحت سطح و درجه پراکندگی در فاز پلیمر نیز بستگی دارد.
نانورس ها
این مواد دارای مدول بالا (۱۷۰ گیگا پاسکال)، نسبت کشیدگی بالا (۲۰۰-۱۰۰۰) و سایر خواص فیزیکی عالی هستند و بعنوان پرکننده در ماتریسهای پلیمری مورد استفاده قرار میگیرند. علاوه بر این، نانورسها بدلیل هزینه کم و سهولت در دسترس بودن، مورد توجه تحقیقاتی قرار گرفتهاند.
مطالعه بیشتر: بازیافت شیمیایی ترکیبی فوم پلی یورتان
منبع
[۱] Kausar, Ayesha. “Polyurethane composite foams in high-performance applications: A review.” Polymer-Plastics Technology and Engineering ۵۷.۴ (۲۰۱۸): ۳۴۶-۳۶۹.
[۲] Kim, Jong-Min, et al. “Synthesis of nanoparticle-enhanced polyurethane foams and evaluation of mechanical characteristics.” Composites Part B: Engineering ۱۳۶ (۲۰۱۸): ۲۸-۳۸.
بدون دیدگاه