ข่าว บริษัท เกี่ยวกับ วัสดุนาโนใหม่ช่วยเพิ่มความทนไฟและความแข็งแรงของ TPU

โพลียูรีเทนเทอร์โมพลาสติก (TPU) ได้รับการยอมรับมานานในด้านความทนทานต่อการขัดถู การยึดเกาะ และการแปรรูปที่ยอดเยี่ยม ทำให้เป็นวัสดุที่ได้รับเลือกในอุตสาหกรรมต่างๆ ตั้งแต่ยานยนต์ไปจนถึงการบินและอวกาศ อย่างไรก็ตาม การติดไฟสูงและการปล่อยควันจำนวนมากในระหว่างการเผาไหม้ได้จำกัดการใช้งานในภาคการขนส่ง ไฟฟ้า และสิ่งทอ

การเกิดขึ้นของสารเติมแต่งนาโนได้เปิดโอกาสใหม่ๆ ในการเพิ่มความทนทานต่อเปลวไฟของ TPU วัสดุต่างๆ เช่น ท่อนาโนคาร์บอน (CNTs), แผ่นนาโนกราฟีน (GNPs), โมลิบดีนัมไดซัลไฟด์ (MoS ₂ ) และกราฟีนออกไซด์ (GO) ได้แสดงให้เห็นถึงการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญในความทนทานต่อไฟของ TPU ตัวอย่างเช่น:

• คอมโพสิตนาโน TPU/โฟมกราฟีน (TPU/GF) ที่เตรียมโดยการแทรกซึมแสดงให้เห็นถึงการลดลง 35.1% ในอัตราการปล่อยความร้อนสูงสุด (PHRR) เมื่อเทียบกับ TPU บริสุทธิ์
• TPU ที่มี 2.0 wt% ของ MoS ที่ทำงานได้ ₂ ลด PHRR ได้ 45.4%
• คอมโพสิตนาโน TPU ที่เติมด้วย GNPs 2.7 wt% แสดงให้เห็นถึงการลดลง 41.1% ใน PHRR

ในขณะที่สารเติมแต่งนาโนช่วยเพิ่มความทนทานต่อเปลวไฟ พวกเขามักจะประนีประนอมกับความเหนียวและความยืดหยุ่นของ TPU การแลกเปลี่ยนนี้ได้ผลักดันให้มีการค้นหาวิธีแก้ปัญหาที่ช่วยเพิ่มความปลอดภัยจากอัคคีภัยและประสิทธิภาพทางกลในเวลาเดียวกัน

MXene (Ti ₃ C ₂ T _x ) ซึ่งเป็นวัสดุสองมิติ ได้รับความสนใจในด้านคุณสมบัติทางเพียโซอิเล็กทริก กลไก และอิเล็กทรอนิกส์ การศึกษาชี้ให้เห็นถึงศักยภาพในการใช้ในคอมโพสิตนาโนโพลิเมอร์ทนไฟ:

• การเติม Ti 2.0 wt% ₃ C ₂ T _x ลงในเรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัวช่วยลด PHRR และผลผลิตคาร์บอนมอนอกไซด์ทั้งหมด (COTY) ลง 29.6% และ 31.6% ตามลำดับ
• คอมโพสิตนาโน TPU/Ti ₃ C ₂ T _x ที่มี Ti ที่แยกชั้น 3.0 wt% ₃ C ₂ T _x ลดอัตราการผลิตควันสูงสุด (PSPR) ได้ 51.4% และลด COTY ได้ 57.1%

แม้จะมีคุณสมบัติทนไฟที่น่าประทับใจ แต่ความสามารถของ MXene ในการเพิ่มประสิทธิภาพทางกลยังคงมีจำกัด

DOPO-HQ (10-(2,5-dihydroxyphenyl)-9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide) ซึ่งเป็นสารประกอบฟอสฟอรัสอินทรีย์ ได้แสดงให้เห็นถึงความหวังในฐานะสารเติมแต่งนาโน ไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มความทนทานต่อเปลวไฟเท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มคุณสมบัติทางกลอีกด้วย ตัวอย่างเช่น:

• FGO-HQ ที่ทำงานด้วย DOPO-HQ ช่วยลดการปล่อยความร้อนทั้งหมด (THR) และการปล่อยควันทั้งหมด (TSR) ของคอมโพสิตนาโนกรดโพลีแลกติกได้ 43.0% และ 83.0% ตามลำดับ ในขณะที่ยังคงรักษาประสิทธิภาพทางกลที่ดีเยี่ยม
• โอลิโกเมอร์ชนิดใหม่ที่ใช้ DOPO-HQ และกลุ่มเฟอร์โรซีน (PFDCHQ) ช่วยเพิ่มความปลอดภัยจากอัคคีภัยและโมดูลัสของยังของคอมโพสิตอีพ็อกซี/PFDCHQ อย่างมีนัยสำคัญ

เพื่อแก้ไขข้อจำกัดของ MXene นักวิจัยได้สำรวจการรวมกันของ Ti ₃ C ₂ T _x และ DOPO-HQ มีการใช้วิธีการประกอบตัวเองที่เหนี่ยวนำด้วยพันธะไฮโดรเจนเพื่อสังเคราะห์นาโนไฮบริดชนิดใหม่ (Ti ₃ C ₂ T _x -D-H) ซึ่งต่อมาได้ถูกนำไปรวมเข้ากับ TPU

การศึกษาพบว่าการเติม Ti ₃ C ₂ T _x -D-H เพียง 2.0 wt% ลงใน TPU ช่วยลดการปล่อยความร้อนและควันได้อย่างมาก ในขณะที่ช่วยเพิ่มความแข็งแรงของแรงดึงและความเหนียว ผลการวิจัยที่สำคัญ ได้แก่:

• ความทนทานต่อเปลวไฟ: PHRR และการปล่อยควันลดลงอย่างเห็นได้ชัด ช่วยเพิ่มความปลอดภัยจากอัคคีภัย
• คุณสมบัติทางกล: ความแข็งแรงของแรงดึง การยืดตัว ณ จุดขาด และความแข็งแรงของแรงกระแทกล้วนดีขึ้น
• ความเสถียรทางความร้อน: การวิเคราะห์เทอร์โมกราวิเมตริก (TGA) แสดงให้เห็นถึงอุณหภูมิการสลายตัวทางความร้อนที่เพิ่มขึ้น ซึ่งบ่งบอกถึงประสิทธิภาพที่ดีขึ้นภายใต้อุณหภูมิสูง

ประสิทธิภาพของนาโนไฮบริดเกิดจากกลไกเสริมฤทธิ์กันหลายประการ:

• สิ่งกีดขวางทางกายภาพ: Ti ₃ C ₂ T _x แผ่นนาโนก่อตัวเป็นสิ่งกีดขวางที่ชะลอการแพร่กระจายของความร้อนและควัน
• ความทนทานต่อเปลวไฟทางเคมี: DOPO-HQ ปล่อยอนุมูลฟอสฟอรัสที่ยับยั้งการเผาไหม้
• การก่อตัวของถ่าน: DOPO-HQ ส่งเสริมการเกิดถ่าน สร้างชั้นป้องกันที่ปิดกั้นความร้อนและออกซิเจน
• การเสริมแรงทางกล: Ti ₃ C ₂ T _x ช่วยเพิ่มความแข็งแรง ในขณะที่ DOPO-HQ ช่วยเพิ่มการกระจายตัวและความเหนียว

ความก้าวหน้านี้เปิดประตูสำหรับ TPU ใน:

• การขนส่ง: ภายในรถยนต์ ทนไฟ ส่วนประกอบเครื่องบิน และที่นั่งรถไฟความเร็วสูง
• อิเล็กทรอนิกส์: สายเคเบิล ปลอก และวัสดุฉนวนทนไฟ
• สิ่งทอ: เสื้อผ้าป้องกันและผ้าทนไฟ
• การก่อสร้าง: สารเคลือบกันไฟและวัสดุก่อสร้าง

การพัฒนา Ti ₃ C ₂ T _x -D-H แสดงถึงความก้าวหน้าที่สำคัญในการปรับเปลี่ยน TPU โดยนำเสนอการปรับปรุงที่สมดุลในด้านความทนทานต่อเปลวไฟและคุณสมบัติทางกล นวัตกรรมนี้ปูทางไปสู่การใช้งาน TPU ที่กว้างขึ้นในอุตสาหกรรมต่างๆ เพื่อให้มั่นใจทั้งความปลอดภัยและประสิทธิภาพ