Karbon Nanotüp ve Silika Nanoparçacıkları İçeren Sert Poliüretan Nanokompozit Köpüklerin Sentezi ve Özelliklerinin İncelenmesi

Abstract

İkili nanoparçacık karışımları içeren poliüretan (PU) sert köpük nanokompozitler, nano-dolgu maddeleri ve polimer matrisi arasındaki H-bağlanma etkileşimlerine dayanan karıştırma sinerjisini kullanarak reaktif köpükleme işlemi ile hazırlanmıştır. Rijit PU köpüklerde karboksilik asit ile fonksiyonelleştirilmiş çok duvarlı karbon nanotüplere (MWCNTs-COOH) ek olarak 7 nm'lik bir parçacık büyüklüğü ve ağırlıkça % 0.2' den daha az bir konsantrasyona sahip çok yüksek yüzey alanlı hidrofilik nanosilika kullanımı, termal stabilitenin, termomekanik ve mekanik özelliklerin artmasına yol açar. Özellikle, ağırlıkça % 0.4 CNT ve ağırlıkça % 0.1 nanosilika içeren sistem Tg cinsinden çok daha yüksek bir değere, depolama katsayısı değerine, basınç dayanımına, termal stabiliteye ve hücre yoğunluğuna göre sadece % 0.5 CNT ağırlık değerine sahip olan numuneye kıyasla daha yüksektir. N-H grupları ile eter oksijeni ve hidrofilik nanosilika yüzey silanolleri ile H-bağlanma etkileşimlerinin, PU sert köpüklerdeki takviye etkisinin ana nedenleri olduğu gösterilmiştir. Anahtar Kelimeler: Termal kararlılık; Termomekanik davranışlar; Morfoloji; nanokompozit; Poliüretan; nanopartikül; Sert köpük

Polyurethane (PU) rigid foam nanocomposites containing binary nanoparticle mixtures were prepared via reactive foaming process by using the synergy of mixing based on H-bonding interactions between nanofillers and polymer matrix. Using a very high surface area hydrophilic fumed nanosilica with a particle size of 7 nm and a concentration of less than 0.2 wt.% in addition to carboxylic acid functionalized multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs-COOH) in rigid PU foams leads to improved thermal stability, thermomechanical and mechanical properties. Particularly, the system containing both 0.4 wt.% CNT and 0.1 wt.% nanosilica has a much higher value in terms of Tg, storage modulus value at Tg, compressive strength, thermal stability and cell density compared to the sample containing only 0.5 wt.% CNT. H-bonding interactions of the ether oxygen with N-H groups and surface silanols of hydrophilic nanosilica were shown to be the main reasons for the reinforcement effect in PU rigid foams. Keywords: Thermal stability; Thermomechanical behavior; Morphology; Nanocomposite; Polyurethane; Nanoparticle; Rigid foam