ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЕНОПОЛИУРЕТАНОВ

 Синтезирован ряд пенополиуретановых композитов, модифицированных наполнителями разной природы (гидрофильная модифицированная фуллереновая сажа, а также гидрофобная фуллереновая сажа, оксид алюминия (III), оксид хрома (III)). Наполнитель вводился в преполимер, который далее смешивался с отвердителем, таким образом, полимеризация и сшивка происходили в его присутствии. Для исследования использовались разрывная машина Shimadzu, диэлектрический спектрометр Novocontrol, инфракрасный Фурье-спектрометр Bruker. Анализ ячеек производился при помощи микроскопа «Микромед С-11». Физические свойства пенополиуретанов сильно зависят от размера пузырьков и, как следствие, от кажущейся плотности. В свою очередь, эти параметры определяются большим количеством других: распределением пузырьков по размерам, толщиной стенок пузырьков, анизотропией внутренней структуры пенополиуретана. Статистический анализ микроскопии образцов показал, что введение наночастиц приводит к увеличению среднего диаметра ячеек и в результате – к увеличению теплопроводности. Кроме того, механическая прочность всех пен увеличивается при введении всех видов наночастиц, кроме случая с оксидом хрома (III). Это может быть связано с антипластификационным воздействием частиц на полимерную матрицу. Для анализа механизмов влияния наполнителей использовалась инфракрасная Фурье-спектроскопия, которая показала, что влияние частиц на свойства полиуретана связано с образованием водородных связей между частицами и матрицей, что приводит к изменению соотношения жестких и подвижных доменов полиуретана. Использование диэлектрической спектроскопии позволило установить, что вместе с увеличением содержания жестких доменов увеличивается и температура стеклования полимера.

 1.      Saha M.C., Kabir Md.E, Jeelani S. Enhancement in thermal and mechanical properties of polyurethane foam infused with nanoparticles // Materials Science and Engineering A. 2008. V. 476. P. 213–222. doi: 10.1016/j.msea.2007.06.060

2.      Sung G.М., Kim J.H. Influence of filler surface characteristics on morphological, physical, acoustic properties of polyurethane composite foams filled with inorganic fillers // Composites Science and Technology. 2017. V. 146. P. 147–154. doi: 10.1016/j.compscitech.2017.04.029

3.      Cao X., Lee L.J., Widya T., Macosko C. Polyurethane/clay nanocomposite foams: processing, structure and properties // Polymer. 2005. V. 46. N 3. P. 775–783. doi: 10.1016/j.polymer.2004.11.028

4.      Kim C., Youn J.R. Environmentally friendly processing of polyurethane foam for thermal insulation // Polymer - Plastics Technology and Engineering. 2000. V. 39. N 1. P. 163–185. doi: 10.1081/PPT-100100022

5.      Bikard J., Bruchon J., Coupez T., Vergnes B. Numerical prediction of the foam structure of polymeric materials by direct 3D simulation of their expansion by chemical reaction based on a multidomain method // Journal of Materials Science. 2005. V. 40. N 22. P. 5875–5881. doi: 10.1007/s10853-005-5022-9

6.      Kilian H.G., Metzler R., Zink B. Aggregate model of liquids// Journal of Chemical Physics. 1997. V. 107. N 20.
P. 8697–8705.

7.      Ward I.M., Hadley D.W. An Introduction to the Mechanical Properties of Solid Polymers. John Wiley & Sons, 1993.

8.      Jonscher A.K. Dielectric relaxation in solids //Journal of Physics D: Applied Physics. 1999. V. 32. N 14. P. R57–R70. doi: 10.1088/0022-3727/32/14/201

9.      Pardo-Alonso S. et al. In situ evidence of the nanoparticle nucleating effect in polyurethane–nanoclay foamed systems //Soft Matter. 2012. V. 8. N 44. P. 11262–11270. doi: 10.1039/c2sm25983d

10.   Gibson L.J., Ashby M.F. Cellular Solids: Structure & Properties. Pergamon Press, Oxford, 1988. 357 p.

11.   Meuse C.W., Yang X., Yang D., Hsu S.L. Spectroscopic analysis of ordering and phase-separation behavior of model polyurethanes in a restricted geometry // Macromolecules. 1992. V. 25. N 2. P. 925–932. doi: 10.1021/ma00028a064

12.   Bistricic L., Baranovic G., Lescavac M., Bajsic E.G. Hydrogen bonding and mechanical properties of thin films of polyether-based polyurethane-silica nanocomposites // European Polymer Journal. 2010. V. 46. N 10. P. 1975–1987. doi: 10.1016/j.eurpolymj.2010.08.001

13.   Hong J.L., Lillya C.P., Chien J.C.W. Degree of phase separation in polyether-polyurethane copolymers with different chemical structures of hard segments // Polymer. 1992. V. 33. N 20. P. 4347–4351. doi: 10.1016/0032-3861(92)90278-5

14.   Tien Y.I., Wei K.H. Hydrogen bonding and mechanical properties in segmented montmorillonite/polyurethane nanocomposites of different hard segment ratios // Polymer. 2001. V. 42. N 7. P. 3213–3221. doi: 10.1016/S0032-3861(00)00729-1

15.   Havriliak S., Negami S. A complex plane representation of dielectric and mechanical relaxation processes in some polymers // Polymer. 1967. V. 8. P. 161–210.

16.   Rault J. Origin of the Vogel–Fulcher–Tammann law in glass-forming materials: the α–β bifurcation // Journal of
Non-Crystalline Solids. 2000. V. 271. N 3. P. 177–217. doi: 10.1016/S0022-3093(00)00099-5

17.   Hata N., Kumanotani J. Viscoelastic properties of epoxy resins. III. Effect of molecular weight of antiplasticizers in highly crosslinked antiplasticization system // Journal of Applied Polymer Science. 1977. V. 21. N 5. P. 1257–1266. doi: 10.1002/app.1977.070210508

18.   Rodriguez-Perez M.A., Alonso O., Souto J., de Saja S.A. Thermal conductivity of physically crosslinked closed cell polyolefin foams // Polymer Testing. 1997. V. 16. N 3.
P. 287–298. doi: 10.1016/S0142-9418(96)00050-5

19.   Schuetz M.A., Glicksman L.R. A basic study of heat transfer through foam insulation // Journal of Cellular Plastics. 1984. V. 20. N 2. P. 114–121. doi: 10.1177/0021955X8402000203

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License