O poliuretano à base de água é um novo tipo de sistema de poliuretano que utiliza água em vez de solventes orgânicos como meio dispersante. Apresenta as vantagens de não ser poluente, ser seguro e confiável, possuir excelentes propriedades mecânicas, boa compatibilidade e ser fácil de modificar.
No entanto, os materiais de poliuretano também sofrem com baixa resistência à água, ao calor e a solventes devido à falta de ligações cruzadas estáveis.

Portanto, é necessário melhorar e otimizar as diversas propriedades de aplicação do poliuretano através da introdução de monômeros funcionais, como fluorosilicone orgânico, resina epóxi, éster acrílico e nanomateriais.
Dentre eles, os materiais de poliuretano modificados com nanomateriais podem melhorar significativamente suas propriedades mecânicas, resistência ao desgaste e estabilidade térmica. Os métodos de modificação incluem o método de compósito por intercalação, o método de polimerização in situ, o método de mistura, etc.

Nano Sílica
O SiO2 possui uma estrutura de rede tridimensional, com um grande número de grupos hidroxila ativos em sua superfície. Ele pode melhorar as propriedades gerais do compósito após ser combinado com poliuretano por meio de ligações covalentes e forças de van der Waals, como flexibilidade, resistência a altas e baixas temperaturas, resistência ao envelhecimento, etc. Guo et al. sintetizaram poliuretano modificado com nano-SiO2 utilizando o método de polimerização in situ. Quando o teor de SiO2 era de cerca de 2% (em peso, fração mássica, o mesmo abaixo), a viscosidade de cisalhamento e a resistência ao descascamento do adesivo foram fundamentalmente melhoradas. Comparado ao poliuretano puro, a resistência a altas temperaturas e a resistência à tração também aumentaram ligeiramente.

Óxido de zinco nano
O nano ZnO possui alta resistência mecânica, boas propriedades antibacterianas e bacteriostáticas, além de forte capacidade de absorção de radiação infravermelha e boa proteção UV, tornando-o adequado para a fabricação de materiais com funções especiais. Awad et al. utilizaram o método de nanopósitrons para incorporar cargas de ZnO em poliuretano. O estudo constatou a existência de interação interfacial entre as nanopartículas e o poliuretano. O aumento do teor de nano ZnO de 0 para 5% elevou a temperatura de transição vítrea (Tg) do poliuretano, melhorando sua estabilidade térmica.

Carbonato de cálcio nano
A forte interação entre o nano CaCO3 e a matriz aumenta significativamente a resistência à tração de materiais de poliuretano. Gao et al. modificaram o nano-CaCO3 com ácido oleico e, em seguida, prepararam poliuretano/CaCO3 por meio de polimerização in situ. Testes de infravermelho (FT-IR) mostraram que as nanopartículas estavam uniformemente dispersas na matriz. De acordo com os testes de desempenho mecânico, constatou-se que o poliuretano modificado com nanopartículas apresenta maior resistência à tração do que o poliuretano puro.

Grafeno
O grafeno (G) é uma estrutura em camadas ligada por orbitais híbridos SP2, que apresenta excelente condutividade, condutividade térmica e estabilidade. Possui alta resistência, boa tenacidade e é facilmente flexível. Wu et al. sintetizaram nanocompósitos de Ag/G/PU e, com o aumento do teor de Ag/G, a estabilidade térmica e a hidrofobicidade do material compósito continuaram a melhorar, e o desempenho antibacteriano também aumentou correspondentemente.

Nanotubos de carbono
Os nanotubos de carbono (CNTs) são nanomateriais tubulares unidimensionais conectados por hexágonos e atualmente representam um dos materiais com ampla gama de aplicações. Aproveitando sua alta resistência, condutividade e propriedades de compósitos de poliuretano, é possível melhorar a estabilidade térmica, as propriedades mecânicas e a condutividade do material. Wu et al. introduziram CNTs por meio de polimerização in situ para controlar o crescimento e a formação de partículas de emulsão, permitindo que os CNTs fossem dispersos uniformemente na matriz de poliuretano. Com o aumento do teor de CNTs, a resistência à tração do material compósito foi significativamente aprimorada.

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