Incorporation of inorganic and organic nanoparticles within moisture curable polyhydroxyurethane matrices
Notice bibliographique
Résumé
In 2020, polyurethanes (PUs) ranked as the 6th most produced plastic worldwide.While PUs are used in a variety of applications, such as coatings, adhesives, sealants, and foams, their production typically involves diisocyanates-compounds that are carcinogenic, mutagenic, and reprotoxic.Moreover, diisocyanate synthesis often requires phosgene gas, a highly toxic compound.Due to these concerns, there has been growing demand for non-isocyanate polyurethanes (NIPUs) as safer alternatives.One promising NIPU pathway involves producing polyhydroxyurethanes (PHUs) through the polyaddition reaction of polycyclic carbonates and polyamines.Unfortunately, PHUs are often hindered by weaker mechanical properties, which limits their broader application.This study aims to investigate how the addition of organic and inorganic fillers impacts the mechanical properties of a moisture-curing PHU matrix.Amino modified silica was chosen as an organic filler capable of covalently bonding to the matrix and compared to a non-functional fumed silica.To begin, a PHU prepolymer was synthesized via the polyaddition of poly(propylene glycol) terminated with amino groups (Jeffamine-D2000) and diglycerol dicarbonate.The prepolymer was then characterized using NMR, GPC, FTIR, DSC, and TGA.Crosslinking was accomplished after dissolution in ethyl acetate and addition of a moisture-curing agent ([3-(2,3-epoxypropoxy)propyl]-trimethoxysilane or N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane), a catalyst (triethylamine), and one of the fillers.Baseline samples without any fillers were also synthesized for comparative analysis.The fillers were added at weight fractions of 1 %, 3.5 %, and 6 % relative to the matrix.To evaluate the extent of cross-linking, gel content and swelling tests were conducted in water, tetrahydrofuran, and toluene.Gel contents ranged between 76.7 % and 98.5 %, while swelling ranged from 4.9 % to 8.2 % for samples submerged in water and 60.3 % to 69.7 % in organic solvents.According to the nanoindentation and tensile results, the addition of a filler substantially increased the hardness, the elastic modulus, Young's modulus (0.0280 MPa), the ultimate stress (0.1175 MPa), and the ultimate strain (13.18 %) compared to the bare hybrid PHU.Indeed, the mechanical properties of the non-filled sample were so poor that tensile tests could not be performed.Among the samples, the 3.5 wt% fumed silica formulation exhibited the best performance in nanoindentation tests with a hardness of 2.010 MPa and a modulus of 5.067 MPa.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».