Le polyuréthane en phase aqueuse est un nouveau type de système polyuréthane qui utilise l'eau comme agent dispersant, au lieu de 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 du manque de liaisons de réticulation stables.

Il est donc nécessaire d'améliorer et d'optimiser les diverses 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 ces matériaux, les polyuréthanes modifiés par des nanomatériaux présentent des propriétés mécaniques, une résistance à l'usure et une stabilité thermique nettement améliorées. Les méthodes de modification comprennent l'intercalation, la polymérisation in situ et le mélange.

Nano silice
Le SiO₂ possède une structure de réseau tridimensionnelle, avec un grand nombre de groupes hydroxyle actifs en surface. Combiné au polyuréthane par liaisons covalentes et forces de van der Waals, il améliore les propriétés globales du composite, telles que la flexibilité, la résistance aux hautes et basses températures et la résistance au vieillissement. Guo et al. ont synthétisé du polyuréthane modifié par des nanoparticules de SiO₂ par polymérisation in situ. Pour une teneur en SiO₂ d'environ 2 % (en poids et en masse), la viscosité au cisaillement et la résistance au pelage de l'adhésif sont nettement améliorées. Comparé au polyuréthane pur, sa résistance aux hautes températures et sa résistance à la traction sont également légèrement supérieures.

Nano-oxyde de zinc
Le ZnO nanométrique possède une résistance mécanique élevée, de bonnes propriétés antibactériennes et bactériostatiques, ainsi qu'une forte capacité d'absorption du rayonnement infrarouge et une bonne protection contre les UV, ce qui le rend adapté à la fabrication de matériaux aux fonctions spécifiques. Awad et al. ont utilisé la méthode des nanoparticules de positron pour incorporer des charges de ZnO dans du polyuréthane. L'étude a révélé une interaction interfaciale entre les nanoparticules et le polyuréthane. L'augmentation de la teneur en ZnO nanométrique de 0 à 5 % a entraîné une hausse de la température de transition vitreuse (Tg) du polyuréthane, améliorant ainsi sa stabilité thermique.

Carbonate de calcium nano
L'interaction forte entre les nanoparticules de CaCO₃ et la matrice améliore significativement la résistance à la traction des matériaux polyuréthanes. Gao et al. ont d'abord modifié les nanoparticules de CaCO₃ avec de l'acide oléique, puis préparé du polyuréthane/CaCO₃ par polymérisation in situ. Les analyses par spectroscopie infrarouge (FT-IR) ont montré que les nanoparticules étaient uniformément dispersées dans la matrice. Les essais mécaniques ont révélé que le polyuréthane modifié par les nanoparticules présentait une résistance à la traction supérieure à celle du polyuréthane pur.

Graphène
Le graphène (G) est une structure lamellaire liée par des orbitales hybrides sp2, présentant une excellente conductivité thermique et une grande stabilité. Il possède une résistance élevée, une bonne ténacité et une grande flexibilité. Wu et al. ont synthétisé des nanocomposites Ag/G/PU. L'augmentation de la teneur en Ag/G a permis d'améliorer la stabilité thermique et l'hydrophobicité du matériau composite, ainsi que ses propriétés antibactériennes.

Nanotubes de carbone
Les nanotubes de carbone (NTC) sont des nanomatériaux tubulaires unidimensionnels constitués d'hexagones et présentent actuellement un large éventail d'applications. Grâce à leur haute résistance, leur conductivité et leurs propriétés de composites avec le polyuréthane, la stabilité thermique, les propriétés mécaniques et la conductivité du matériau peuvent être améliorées. Wu et al. ont introduit des NTC par polymérisation in situ afin de contrôler la croissance et la formation de particules en émulsion, permettant ainsi une dispersion uniforme des NTC dans la matrice de polyuréthane. L'augmentation de la teneur en NTC a permis d'améliorer considérablement la résistance à la traction du matériau composite.

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