Strukturfunktionale Eigenschaftsbeziehung von aliphatischen Polyurethan-Silica-Hybridfilmen
Neuartige aliphatische Polyurethan-Silika-Hybridfilme wurden mittels Präpolymerisationsverfahren in Gegenwart von sphärischen, submikron amorphen SiO2 Sidistar T120-Partikeln (0, 1, 2, 5 und 10 Gew.-%) hergestellt.
Die Studie über den Einfluss der Silika-Verteilung auf die strukturfunktionale Eigenschaftsbeziehung von Polyurethan (PU)-Verbundwerkstoffen wurde mit FT-IR, SEM, AFM, TGA, DSC, DMTA, Zugversuch und Immersionstest durchgeführt. Es wurde festgestellt, dass das Vorhandensein von niedrigem SiO2-Gehalt als Dispergiermittel zwischen Weich- und Hartsegmenten wirkt. Die erreichte gleichmäßige Verteilung von 1 und 2 Gew.-% Silika führte zur Bildung zusätzlicher Wasserstoffbrücken zwischen organischer Matrix und anorganischem Füllstoff und zu einer deutlich verbesserten thermischen Stabilität, thermischen und mechanischen Eigenschaften der erhaltenen Polyurethan-Verbundwerkstoffe.
Optimale thermische und bemerkenswerte Zugeigenschaften
Die Agglomerate, die bei höherer SiO2-Belastung (5 und 10 Gew.-%) gebildet wurden, verursachten die Änderung des thermischen Abbaumechanismus sowie die Änderung des physikalischen Vernetzungsstörungsmechanismus. Trotz deutlich verschlechterter mechanischer Eigenschaften von Polyurethanen mit heterogen eingelagerten Silika-Partikeln wurden die Anfangstemperatur von Elastomeren und der Beginn des Schmelzens von harten Domänen bei höheren Temperaturen als bei reinem PU registriert. Für die Polyurethane auf Polycarbonatbasis, die 1 Gew.-% und insbesondere 2 Gew.-% SiO2 enthalten, wurden optimale thermische Eigenschaften (Anfangs-, Zersetzungs- und Schmelztemperaturen) und bemerkenswerte Zugeigenschaften (insbesondere hohe Bruchdehnung und Zugfestigkeit sowie außerordentliche Bruchenergie) im Vergleich zu reinem Polyurethan bestimmt.
Einsatz in biomedizinischen Anwendungen oder als Verpackungsmaterial
Sie können als mechanisch starke und langlebige Beschichtungen oder Filme in biomedizinischen Anwendungen oder als Verpackungsmaterial eingesetzt werden. Die Daten zur Lösungsmittelbeständigkeit sind gut beschrieben mit einem neuartigen Modell, das zwei Quell- und Auflösungsphänomene abdeckt. Das Vorhandensein von Silika verminderte die Rate und die Menge der Quellung in Wasser, Aceton, Toluol und Hexan. Die Geschwindigkeit und Massenreduktion der gequollenen Probe in Aceton, Toluol und Hexan nahm ebenfalls durch die Zugabe von SiO2-Partikeln ab.
Die Studie wurde veröffentlicht in: Progress in Organic Coatings Volume 126, January 2019, Pages 62-74.