水性ポリウレタンは、分散媒として有機溶剤の代わりに水を用いる新しいタイプのポリウレタンシステムです。環境汚染がなく、安全で信頼性が高く、優れた機械的特性、良好な相溶性、容易な改質性といった利点があります。
しかしながら、ポリウレタン材料は、安定した架橋結合が欠如しているため、耐水性、耐熱性、耐溶剤性に劣るという欠点も抱えている。
したがって、有機フルオロシリコーン、エポキシ樹脂、アクリル酸エステル、ナノ材料などの機能性モノマーを導入することにより、ポリウレタンの様々な用途特性を改善・最適化する必要がある。
中でも、ナノ材料で改質したポリウレタン材料は、機械的特性、耐摩耗性、および熱安定性を大幅に向上させることができる。改質方法としては、インターカレーション複合化法、in-situ重合法、ブレンド法などが挙げられる。
ナノシリカ
SiO2は、表面に多数の活性ヒドロキシル基を有する三次元ネットワーク構造を持つ。共有結合およびファンデルワールス力によってポリウレタンと結合することで、柔軟性、耐高温性、耐低温性、耐老化性など、複合材料の総合的な特性を向上させることができる。Guoらは、in-situ重合法を用いてナノSiO2修飾ポリウレタンを合成した。SiO2含有量が約2%(重量、質量分率、以下同様)の場合、接着剤のせん断粘度と剥離強度が根本的に向上した。純粋なポリウレタンと比較して、耐高温性と引張強度もわずかに向上した。
ナノ酸化亜鉛
ナノZnOは、高い機械的強度、優れた抗菌性および静菌性、強い赤外線吸収能力、優れた紫外線遮蔽性を備えているため、特殊機能材料の製造に適しています。Awadらは、ナノ陽電子法を用いてZnOフィラーをポリウレタンに組み込みました。この研究では、ナノ粒子とポリウレタンの間に界面相互作用があることが分かりました。ナノZnOの含有量を0%から5%に増やすと、ポリウレタンのガラス転移温度(Tg)が上昇し、熱安定性が向上しました。
ナノ炭酸カルシウム
ナノCaCO3とマトリックス間の強い相互作用により、ポリウレタン材料の引張強度が著しく向上する。GaoらはまずナノCaCO3をオレイン酸で修飾し、その後、in-situ重合によりポリウレタン/CaCO3を調製した。赤外線(FT-IR)分析により、ナノ粒子がマトリックス中に均一に分散していることが確認された。機械的性能試験の結果、ナノ粒子で修飾したポリウレタンは、純粋なポリウレタンよりも高い引張強度を有することがわかった。
グラフェン
グラフェン(G)は、SP2混成軌道によって結合された層状構造であり、優れた導電性、熱伝導性、および安定性を示します。強度が高く、靭性も良好で、曲げやすいという特徴があります。WuらはAg/G/PUナノコンポジットを合成し、Ag/G含有量の増加に伴い、複合材料の熱安定性と疎水性が向上し続け、抗菌性能もそれに合わせて向上しました。
カーボンナノチューブ
カーボンナノチューブ(CNT)は、六角形が連結した一次元管状ナノ材料であり、現在、幅広い用途を持つ材料の一つです。その高い強度、導電性、およびポリウレタン複合材料としての特性を利用することで、材料の熱安定性、機械的特性、および導電性を向上させることができます。Wuらは、in-situ重合によってCNTを導入し、エマルジョン粒子の成長と形成を制御することで、CNTをポリウレタンマトリックス中に均一に分散させました。CNTの含有量が増加するにつれて、複合材料の引張強度が大幅に向上しました。
当社は高品質の製品を提供していますヒュームドシリカ、加水分解防止剤(架橋剤、カルボジイミド)、紫外線吸収剤など、ポリウレタンの性能を大幅に向上させる。
投稿日時:2025年2月7日

