Il poliuretano a base acquosa è un nuovo tipo di sistema poliuretanico che utilizza l'acqua al posto dei solventi organici come mezzo disperdente. Presenta i vantaggi di non inquinare, essere sicuro e affidabile, possedere eccellenti proprietà meccaniche, una buona compatibilità e una facile modificabilità.
Tuttavia, i materiali in poliuretano presentano anche una scarsa resistenza all'acqua, al calore e ai solventi a causa della mancanza di legami reticolanti stabili.

Pertanto, è necessario migliorare e ottimizzare le varie proprietà applicative del poliuretano introducendo monomeri funzionali come fluorosiliconi organici, resina epossidica, esteri acrilici e nanomateriali.
Tra questi, i materiali poliuretanici modificati con nanomateriali possono migliorare significativamente le loro proprietà meccaniche, la resistenza all'usura e la stabilità termica. I metodi di modifica includono il metodo di composizione per intercalazione, il metodo di polimerizzazione in situ, il metodo di miscelazione, ecc.

Nano Silicio
Il SiO2 possiede una struttura reticolare tridimensionale, con un elevato numero di gruppi idrossilici attivi sulla sua superficie. Può migliorare le proprietà complessive del composito dopo essere stato combinato con il poliuretano tramite legami covalenti e forze di van der Waals, come flessibilità, resistenza alle alte e basse temperature, resistenza all'invecchiamento, ecc. Guo et al. hanno sintetizzato poliuretano modificato con nano-SiO2 utilizzando un metodo di polimerizzazione in situ. Quando il contenuto di SiO2 era circa il 2% (in peso, frazione di massa, lo stesso vale per i valori successivi), la viscosità di taglio e la resistenza alla pelatura dell'adesivo sono risultate notevolmente migliorate. Rispetto al poliuretano puro, anche la resistenza alle alte temperature e la resistenza alla trazione sono leggermente aumentate.

Ossido di zinco nano
Il nano ZnO possiede un'elevata resistenza meccanica, buone proprietà antibatteriche e batteriostatiche, nonché una forte capacità di assorbire le radiazioni infrarosse e una buona schermatura dai raggi UV, caratteristiche che lo rendono adatto alla realizzazione di materiali con funzioni speciali. Awad et al. hanno utilizzato il metodo nano-positronico per incorporare cariche di ZnO nel poliuretano. Lo studio ha rilevato un'interazione interfacciale tra le nanoparticelle e il poliuretano. L'aumento del contenuto di nano ZnO dallo 0 al 5% ha incrementato la temperatura di transizione vetrosa (Tg) del poliuretano, migliorandone la stabilità termica.

Carbonato di calcio nano
La forte interazione tra il nano-CaCO3 e la matrice migliora significativamente la resistenza alla trazione dei materiali poliuretanici. Gao et al. hanno dapprima modificato il nano-CaCO3 con acido oleico, e successivamente hanno preparato il poliuretano/CaCO3 tramite polimerizzazione in situ. I test a infrarossi (FT-IR) hanno mostrato che le nanoparticelle erano uniformemente disperse nella matrice. Secondo i test sulle prestazioni meccaniche, è stato riscontrato che il poliuretano modificato con nanoparticelle presenta una resistenza alla trazione superiore rispetto al poliuretano puro.

Grafene
Il grafene (G) è una struttura stratificata legata da orbitali ibridi SP2, che presenta un'eccellente conduttività, conduttività termica e stabilità. Ha elevata resistenza, buona tenacità ed è facile da piegare. Wu et al. hanno sintetizzato nanocompositi Ag/G/PU e, con l'aumento del contenuto di Ag/G, la stabilità termica e l'idrofobicità del materiale composito sono continuate a migliorare, e di conseguenza anche le prestazioni antibatteriche sono aumentate.

Nanotubi di carbonio
I nanotubi di carbonio (CNT) sono nanomateriali tubolari unidimensionali collegati da esagoni e rappresentano attualmente uno dei materiali con un'ampia gamma di applicazioni. Sfruttando la loro elevata resistenza, conduttività e le proprietà di composito con il poliuretano, è possibile migliorare la stabilità termica, le proprietà meccaniche e la conduttività del materiale. Wu et al. hanno introdotto i CNT tramite polimerizzazione in situ per controllare la crescita e la formazione di particelle di emulsione, consentendo una dispersione uniforme dei CNT nella matrice di poliuretano. Con l'aumento del contenuto di CNT, la resistenza alla trazione del materiale composito è stata notevolmente migliorata.

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