Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Chế tạo tự lắp ghép và tính chất chống cháy của nanocomposites graphene oxit khử/poliurethane gốc nước
Tóm tắt
Graphite oxide (GO) được chuẩn bị từ graphit mở rộng bằng phương pháp oxy hóa dưới áp suất, và các mẫu được đặc trưng bằng XRD, UV-Vis và TEM. GO được khử tại chỗ trong nhũ tương sử dụng hydrazine để đạt được nanocomposites graphene oxit khử/poliurethane gốc nước (rGO/WPU). Tác động của hàm lượng rGO đến độ ổn định, hình thái gãy, hiệu suất cơ học, phân hủy nhiệt và tính chất chống cháy của các composite rGO/WPU đã được điều tra bằng máy phân tích tiềm năng zeta, TEM, SEM, máy thử nghiệm đa năng, TG và máy đo nhiệt lượng hình nón. Kết quả phân tích tiềm năng zeta, TEM và SEM cho thấy rGO có độ ổn định và khả năng phân tán tốt trong các nanocomposites rGO/WPU. Kết quả thử nghiệm cơ học cho thấy tính chất cơ học của nanocomposites rGO/WPU tăng liên tục với hàm lượng rGO tăng lên đến 2% khối lượng, và TG cho thấy độ ổn định nhiệt của nanocomposites rGO/WPU giảm nhẹ so với WPU nguyên chất, nhưng dư lượng carbon tăng từ 0,99 lên 1,99% khi hàm lượng khối rGO trong WPU là 2%. Thử nghiệm máy đo nhiệt lượng hình nón chỉ ra rằng các tính chất chống cháy và khống chế khói của các composite rGO/WPU có sự cải thiện đáng kể so với WPU đơn thuần. Khi hàm lượng khối rGO là 1%, lượng khói phát ra tổng cộng và yếu tố khói giảm lần lượt 25% và 38% so với WPU nguyên chất.
Từ khóa
#graphene oxide #nanocomposites #waterborne polyurethane #flame-retardant properties #mechanical performanceTài liệu tham khảo
Ni B, Yang L, Wang C, Wang L, Finlow DE. Synthesis and thermal properties of soybean oil-based waterborne polyurethane coatings. J Therm Anal Calorim. 2010;100(1):239–46.
Wu GM, Kong ZW, Chen CF, Chen J, Huo SP, Jiang JC. Kinetics of the crosslinking reaction of nonionic polyol dispersion from terpene-maleic ester-type epoxy resin. J Therm Anal Calorim. 2013;111(1):735–41.
Krόl P. Synthesis methods, chemical structures and phase structures of linear polyurethanes. Properties and applications of linear polyurethanes in polyurethane elastomers, copolymers and ionomers. Prog Mater Sci. 2007;52(6):915–1015.
Subramani S, Park YJ, Lee YS, et al. New development of polyurethane dispersion derived from blocked aromatic diisocyanate. Prog Org Coat. 2003;48(1):71–9.
Chattopadhyay DK, Webster DC. Thermal stability and flame retardancy of polyurethanes. Prog Polym Sci. 2009;34(10):1068–133.
Wang SC, Chen PC, Hwang JZ, et al. Performance properties of self-curing aqueous-based PU system with tri-glycidyl phosphate curing agent. J Polym Res. 2012;19(3):1–10.
Ciecierska E, Boczkowska A, Kurzydlowski KJ, et al. The effect of carbon nanotubes on epoxy matrix nanocomposites. J Therm Anal Calorim. 2013;111(2):1019–24.
Jeong SG, Jeon J, Chung O, Kim S, Kim S. Evaluation of PCM/diatomite composites using exfoliated graphite nanoplatelets (xGnP) to improve thermal properties. J Therm Anal Calorim. 2013;114(2):689–98.
Jang BZ, Zhamu AJ. Processing of nanographene platelets (NGPs) and NGP nanocomposites: a review. Mater Sci. 2008;43:5092–101.
Modesti M, Lorenzetti A, Simioni F, Camino G. Expandable graphite as an intumescent flame retardant in polyisocyanurate-polyurethane foams. Polym Degrad Stab. 2002;77:195–202.
Yu L, Ren H, Guo X, Jiang X, Jiao Q. A novel ε-HNIW-based insensitive high explosive incorporated with reduced graphene oxide. J Therm Anal Calorim. 2014. doi:10.1007/s10973-014-3928-7.
Huang G, Chen S, Tang S, et al. A novel intumescent flame retardant-functionalized graphene: nanocomposite synthesis, characterization, and flammability properties. Mater Chem Phys. 2012;135(2):938–47.
Qian X, Song L, Yu B, et al. Novel organic–inorganic flame retardants containing exfoliated graphene: preparation and their performance on the flame retardancy of epoxy resins. J Mater Chem A. 2013;1(23):6822–30.
Wu X, Wang L, Wu C, et al. Influence of char residues on flammability of EVA/EG, EVA/NG and EVA/GO composites. Polym Degrad Stab. 2012;97(1):54–63.
Yousefi N, Gudarzi MM, Zheng Q, et al. Self-alignment and high electrical conductivity of ultralarge graphene oxide–polyurethane nanocomposites. J Mater Chem. 2012;22(25):12709–17.
Yousefi N, Gudarzi MM, Zheng Q, et al. Highly aligned, ultralarge-size reduced graphene oxide/polyurethane nanocomposites: mechanical properties and moisture permeability. Compos Part A Appl S. 2013;49:42–60.
Bao CL, Song L, Xing WY, et al. Preparation of graphene by pressurized oxidation and multiplex reduction and its polymer nanocomposites by masterbatch-based melt blending. J Mater Chem. 2012;22(13):6088–96.
Sun DX, Li R, Li X, et al. Fabrication of functional waterborne polyurethane/montmorillonite composites by click chemistry method. Comb Chem High Throughput Screen. 2012;15(7):522–8.
Bourlinos AB, Gournis D, Petridis D, et al. Graphite oxide: chemical reduction to graphite and surface modification with primary aliphatic amines and amino acids. Langmuir. 2003;19(15):6050–5.
Guo HL, Wang XF, Qian QY, Wang FB, Xia XH. ACS Nano. 2009;3:2653–9.
Cui P, Lee J, Hwang E, et al. One-pot reduction of graphene oxide at subzero temperatures. Chem Commun. 2011;47(45):12370–2.
Wang G, Yang J, Park J, et al. J Phys Chem. 2008;112(22):8192–5.
Li D, Muller MB, Gilje S, Kaner RB, Wallace GG. Processable aqueous dispersions of graphene nanosheets. Nat Nanotechnol. 2008;3:101–5.
Marcano DC, Kosynkin DV, Berlin JM, Sinitskii A, Sun Z, Slesarev A, Alemany LB, Lu W, Tour JM. Improved synthesis of graphene oxide. ACS Nano. 2010;4:4806–14.
Quan H, Zhang B, Zhao Q, et al. Facile preparation and thermal degradation studies of graphite nanoplatelets (GNPs) filled thermoplastic polyurethane (TPU) nanocomposites. Compos Part A Appl. 2009;40(9):1506–13.
Yousefi N, Lin X, Zheng Q, et al. Simultaneous in situ reduction, self-alignment and covalent bonding in graphene oxide/epoxy composites. Carbon. 2013;59:406–17.
Guo YQ, Bao CL, Song L, et al. In situ polymerization of graphene, graphite oxide, and functionalized graphite oxide into epoxy resin and comparison study of on-the-flame behavior. Ind Eng Chem Res. 2011;50(13):7772–83.
Higginbotham AL, Lomeda JR, Morgan AB, et al. Graphite oxide flame-retardant polymer nanocomposites. ACS Appl Mater Interfaces. 2009;1(10):2256–61.