El poliuretano acuoso es un nuevo tipo de sistema de poliuretano que utiliza agua en lugar de disolventes orgánicos como agente dispersante. Ofrece las ventajas de no generar contaminación, ser seguro y fiable, poseer excelentes propiedades mecánicas, buena compatibilidad y ser fácilmente modificable.
Sin embargo, los materiales de poliuretano también presentan una baja resistencia al agua, al calor y a los disolventes debido a la falta de enlaces de reticulación estables.

Por lo tanto, es necesario mejorar y optimizar las diversas propiedades de aplicación del poliuretano mediante la introducción de monómeros funcionales como la fluorosilicona orgánica, la resina epoxi, el éster acrílico y los nanomateriales.
Entre ellos, los materiales de poliuretano modificados con nanomateriales pueden mejorar significativamente sus propiedades mecánicas, resistencia al desgaste y estabilidad térmica. Los métodos de modificación incluyen el método de intercalación compuesta, el método de polimerización in situ, el método de mezcla, etc.

Nanosílice
El SiO2 posee una estructura de red tridimensional, con una gran cantidad de grupos hidroxilo activos en su superficie. Tras combinarse con poliuretano mediante enlaces covalentes y fuerzas de van der Waals, puede mejorar las propiedades generales del compuesto, como la flexibilidad, la resistencia a altas y bajas temperaturas, la resistencia al envejecimiento, etc. Guo et al. sintetizaron poliuretano modificado con nano-SiO2 mediante polimerización in situ. Cuando el contenido de SiO2 era de aproximadamente el 2 % (en peso, fracción másica, lo mismo en adelante), la viscosidad de cizallamiento y la resistencia al despegue del adhesivo mejoraron fundamentalmente. En comparación con el poliuretano puro, la resistencia a altas temperaturas y la resistencia a la tracción también aumentaron ligeramente.

Óxido de zinc nano
El nano ZnO posee alta resistencia mecánica, buenas propiedades antibacterianas y bacteriostáticas, así como una gran capacidad de absorción de radiación infrarroja y una buena protección UV, lo que lo hace idóneo para la fabricación de materiales con funciones especiales. Awad et al. emplearon el método de nanopositrón para incorporar rellenos de ZnO en poliuretano. El estudio reveló una interacción interfacial entre las nanopartículas y el poliuretano. Al aumentar el contenido de nano ZnO del 0 al 5%, se incrementó la temperatura de transición vítrea (Tg) del poliuretano, lo que mejoró su estabilidad térmica.

Carbonato de calcio nano
La fuerte interacción entre el nano-CaCO3 y la matriz mejora significativamente la resistencia a la tracción de los materiales de poliuretano. Gao et al. modificaron primero el nano-CaCO3 con ácido oleico y luego prepararon poliuretano/CaCO3 mediante polimerización in situ. El análisis por espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR) demostró que las nanopartículas se dispersaron uniformemente en la matriz. Según las pruebas de rendimiento mecánico, se observó que el poliuretano modificado con nanopartículas presenta una mayor resistencia a la tracción que el poliuretano puro.

Grafeno
El grafeno (G) es una estructura laminar unida por orbitales híbridos SP2, que presenta una excelente conductividad, conductividad térmica y estabilidad. Posee alta resistencia, buena tenacidad y es flexible. Wu et al. sintetizaron nanocompuestos de Ag/G/PU, y con el aumento del contenido de Ag/G, la estabilidad térmica y la hidrofobicidad del material compuesto mejoraron progresivamente, al tiempo que se incrementó su actividad antibacteriana.

Nanotubos de carbono
Los nanotubos de carbono (CNT) son nanomateriales tubulares unidimensionales conectados por hexágonos y actualmente constituyen uno de los materiales con mayor variedad de aplicaciones. Gracias a su alta resistencia, conductividad y propiedades de los compuestos de poliuretano, se puede mejorar la estabilidad térmica, las propiedades mecánicas y la conductividad del material. Wu et al. introdujeron los CNT mediante polimerización in situ para controlar el crecimiento y la formación de partículas de emulsión, lo que permitió su dispersión uniforme en la matriz de poliuretano. Con el aumento del contenido de CNT, la resistencia a la tracción del material compuesto mejoró notablemente.

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