O poliuretano à base de água é um novo tipo de sistema de poliuretano que utiliza água em vez de solventes orgânicos como meio de dispersão. Apresenta as vantagens de não poluir, ser seguro e confiável, ter 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 introduzindo monômeros funcionais, como fluorosilicone orgânico, resina epóxi, éster acrílico e nanomateriais.
Entre 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 intercalado, 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. Após a combinação com poliuretano por ligação covalente e força de van der Waals, ele pode melhorar as propriedades gerais do compósito, como flexibilidade, resistência a altas e baixas temperaturas, resistência ao envelhecimento, etc. Guo et al. sintetizaram poliuretano nano-SiO2 modificado usando o método de polimerização in situ. Quando o teor de SiO2 era de cerca de 2% (em peso, fração de massa, conforme mostrado abaixo), a viscosidade ao cisalhamento e a resistência à descamação do adesivo foram significativamente melhoradas. Em comparação com o 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 do nano pósitron para incorporar cargas de ZnO ao poliuretano. O estudo constatou que houve uma interação de interface entre as nanopartículas e o poliuretano. O aumento do teor de nano ZnO de 0 para 5% aumentou a temperatura de transição vítrea (Tg) do poliuretano, o que melhorou sua estabilidade térmica.

Nano Carbonato de Cálcio
A forte interação entre o nano CaCO3 e a matriz aumenta significativamente a resistência à tração dos materiais de poliuretano. Gao et al. modificaram inicialmente o nano-CaCO3 com ácido oleico e, em seguida, prepararam poliuretano/CaCO3 por 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 unida por orbitais híbridos SP2, que apresenta excelente condutividade térmica, condutividade térmica e estabilidade. Possui alta resistência, boa tenacidade e é fácil de dobrar. Wu et al. sintetizaram nanocompósitos 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 consequentemente.

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

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