The effects of silver-modified nanoclays on thermal, mechanical and antibacterial properties of polyurethane rigid foams

Abstract

In this study, rigid Polyurethane foams (PURFs) were synthesized with (Cloisite 30B, sodium montmorillonite Na MMT) unmodified nanoclay and (Silver modified montmorillonites clay Ag MMT, Silver modified cloisite-30B clay Ag 30B) nanoclay. Firstly 1wt.% clay was dispersed in the isocyanate (PMDI) ultrasonically, then mixed with a polyol, catalyst, and blowing agent mixture by mechanically stirred to produce foams samples. Prepared samples of PURFs were tested with different characteristics such as Density Measuring test, X-ray diffraction (XRD), Fourier transfer infrared spectroscopy (FTIR) analysis, mechanical test, Scanning Electron Microscopy (SEM), thermal conductivity test, thermogravimetric analysis (TGA) characterization methods, and antibacterial properties tests were performed by using the disc diffusion method. Functional groups of polyurethane foams were determined by FTIR. Peaks of carbonyl (C=O) and amine (N-H) groups of the urethane chain in FT-IR confirm the formation of polyurethane. The mechanical properties of rigid polyurethane foam RPUFs samples were tested by compression test. At 1 wt. % clay, there are no compressive strength and compressive modulus improvements. Thermal properties of foam samples were investigated by thermal conductivity coefficient k-factor. The SEM images of the foam samples showed that the addition of unmodified and modified nanoclay reduced the average cell size by 6 % and 22 %, respectively, and increased the cell density of foams. Results show no antibacterial effect against the selected pathogenic microorganisms, as there was no inhibition zone around the foam samples.

Bu çalışmada, rijit Poliüretan köpükler (PURF'ler) (Cloisite 30B, sodyum montmorillonite Na MMT) modifiye edilmemiş nanokil ve (Gümüş modifiye montmorillonit kil Ag MMT, Gümüş modifiye kloisit-30B kil Ag 30B) nanokil ile sentezlenmiştir. Önce ağırlıkça %1 kil izosiyanat (PMDI) içinde ultrasonik olarak dağıtıldı, ardından izosiyanat karışımı polyol, katalizör ve şişirme maddesi ile mekanik olarak karıştırılarak RPUF köpük numuneleri elde edildi. Hazırlanan PURF numuneleri, Yoğunluk Ölçümü testi, X-ışını kırınımı (XRD), Fourier transfer kızılötesi spektroskopisi (FTIR) analizi, mekanik test, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), termal iletkenlik testi gibi farklı özelliklerle test edilmiştir, termogravimetrik analiz (TGA) karakterizasyon yöntemleri ve antibakteriyel özellik testleri disk difüzyon yöntemi kullanılarak yapılmıştır. Poliüretan köpüklerin fonksiyonel grupları FTIR ile belirlendi. FT-IR'deki üretan zincirinde bulunan karbonil (C=O) ve amin (N-H) gruplarının pikleri poliüretan oluşumunu teyit eder. Poliüretan sert köpük RPUF numunelerinin mekanik özellikleri basma testi ile incelenmiştir. Ağırlıkça % 1 kil içeren numunede basınç dayanımı ve basınç modülünde hiçbir gelişme görülmemiştir. Köpük numunelerinin termal özellikleri, termal iletkenlik katsayısı k-faktörü ile incelenmiştir. Köpük örneklerinin SEM görüntüleri, modifiye edilmemiş ve modifiye edilmiş nanokil ilavesinin ortalama hücre boyutunu sırasıyla % 6 ve % 22 oranında azalttığını ve köpüklerin hücre yoğunluğunu arttırdığını göstermiştir. köpük numunelerin çevresinde hiçbir inhibisyon bölgesi oluşmadığı için seçilen patojenik mikroorganizmalara karşı herhangi bir antibakteriyel özellik gözlenmemiştir.