Le polyuréthane à base d'eau est un nouveau type de système polyuréthane qui utilise l'eau comme agent dispersant plutôt que des solvants organiques. Il présente les avantages suivants : absence de pollution, sécurité et fiabilité, excellentes propriétés mécaniques, bonne compatibilité et facilité de modification.
Cependant, les matériaux en polyuréthane souffrent également d'une faible résistance à l'eau, à la chaleur et aux solvants en raison de l'absence de liaisons de réticulation stables.
Il est donc nécessaire d’améliorer et d’optimiser les différentes propriétés d’application du polyuréthane en introduisant des monomères fonctionnels tels que le fluorosilicone organique, la résine époxy, l’ester acrylique et les nanomatériaux.
Parmi eux, les polyuréthanes modifiés par nanomatériaux peuvent améliorer considérablement leurs propriétés mécaniques, leur résistance à l'usure et leur stabilité thermique. Les méthodes de modification incluent l'intercalation composite, la polymérisation in situ, le mélange, etc.
Nano silice
Le SiO2 présente une structure en réseau tridimensionnel, avec un grand nombre de groupes hydroxyles actifs à sa surface. Il peut améliorer les propriétés globales du composite après combinaison avec le polyuréthane par liaison covalente et force de van der Waals, telles que la flexibilité, la résistance aux hautes et basses températures, la résistance au vieillissement, etc. Guo et al. ont synthétisé du polyuréthane modifié par nano-SiO2 par polymérisation in situ. Lorsque la teneur en SiO2 était d'environ 2 % (poids, fraction massique, comme indiqué ci-dessous), la viscosité au cisaillement et la résistance au pelage de l'adhésif étaient considérablement améliorées. Par rapport au polyuréthane pur, la résistance aux hautes températures et la résistance à la traction étaient également légèrement supérieures.
Nano oxyde de zinc
Le nano-znO présente une résistance mécanique élevée, de bonnes propriétés antibactériennes et bactériostatiques, ainsi qu'une forte capacité d'absorption des rayons infrarouges et une bonne protection contre les UV, ce qui le rend idéal pour la fabrication de matériaux aux fonctions spécifiques. Awad et al. ont utilisé la méthode des nano-positons pour incorporer des charges de ZnO dans du polyuréthane. L'étude a révélé une interaction d'interface entre les nanoparticules et le polyuréthane. L'augmentation de la teneur en nano-znO de 0 à 5 % a augmenté la température de transition vitreuse (Tg) du polyuréthane, améliorant ainsi sa stabilité thermique.
Carbonate de calcium nanométrique
La forte interaction entre le nano-CaCO3 et la matrice améliore considérablement la résistance à la traction des matériaux en polyuréthane. Gao et al. ont d'abord modifié le nano-CaCO3 avec de l'acide oléique, puis préparé le polyuréthane/CaCO3 par polymérisation in situ. Des tests infrarouges (FT-IR) ont montré que les nanoparticules étaient uniformément dispersées dans la matrice. Des tests de performance mécanique ont montré que le polyuréthane modifié par des nanoparticules présente une résistance à la traction supérieure à celle du polyuréthane pur.
graphène
Le graphène (G) est une structure feuilletée liée par des orbitales hybrides SP2, qui présente d'excellentes propriétés de conductivité, de conductivité thermique et de stabilité. Il présente une résistance élevée, une bonne ténacité et une grande maniabilité. Wu et al. ont synthétisé des nanocomposites Ag/G/PU. Avec l'augmentation de la teneur en Ag/G, la stabilité thermique et l'hydrophobicité du matériau composite ont continué de s'améliorer, tout comme ses performances antibactériennes.
Nanotubes de carbone
Les nanotubes de carbone (NTC) sont des nanomatériaux tubulaires unidimensionnels reliés par des hexagones et constituent actuellement l'un des matériaux les plus utilisés. Leur résistance élevée, leur conductivité et leurs propriétés de composite polyuréthane permettent d'améliorer la stabilité thermique, les propriétés mécaniques et la conductivité du matériau. Wu et al. ont introduit les NTC par polymérisation in situ afin de contrôler la croissance et la formation de particules en émulsion, permettant ainsi leur dispersion uniforme dans la matrice polyuréthane. L'augmentation de la teneur en NTC a considérablement amélioré la résistance à la traction du matériau composite.
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Date de publication : 10 janvier 2025