Thermal stability and mechanical properties of hybrid materials based on nitrocellulose grafted by aminopropylisobutyl polyhedral oligomeric silsesquioxane

X. Yang; Y. Wang; Y. Li; Z. Li; T. Song; X. Liu; J. Hao

doi:10.14314/polimery.2017.576

Data publikacji : 2021-01-15

Tom 62 Nr 7-8 (2017)

Stabilność termiczna i właściwości mechaniczne materiałów hybrydowych na bazie nitrocelulozy szczepionej oligomerycznym wielofunkcyjnym aminopropyloizobutylosilseskwioksanem

X. Yang Y. Wang Y. Li Z. Li T. Song X. Liu J. Hao

DOI: https://doi.org/10.14314/polimery.2017.576

Abstrakt

Poprawa bezpieczeństwa przechowywania nitrocelulozy (NC) wymaga zwiększenia jej stabilności termicznej, a wygoda używania poprawy właściwości mechanicznych. W tym celu zsyntetyzowano materiały hybrydowe, w których NC szczepiono oligomerycznym wielofunkcyjnym aminopropyloizobutylosilseskwioksanem (amino-POSS) stosując jako środek sieciujący izoforonodiizocyjanian (IPDI). Strukturę i skład otrzymanych materiałów potwierdzono za pomocą spektroskopii w podczerwieni z transformatą Fouriera (FT-IR), jądrowego rezonansu magnetycznego (¹H NMR i ²⁹SiNMR), dyfraktometrii rentgenowskiej (XRD) oraz spektroskopii fotoelektronów rentgenowskich (XPS). Na podstawie wyników badań mapowania Si, otrzymanych metodą spektroskopii dyspersji energii promieniowania rentgenowskiego (EDS), stwierdzono, że amino-POSS został dobrze zdyspergowany w matrycy NC. Badania stabilności termicznej przeprowadzone za pomocą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC) wykazały, że materiały hybrydowe typu amino-POSS-NC charakteryzują się większymi wartościami energii aktywacji rozkładu termicznego (E_a) niż próbka kontrolna NC. Zgodnie z wynikami analizy termograwimetrycznej (TGA) wartości temperatury ubytku 5 % (T_{5 %}) i 50% (T_{50 %}) masy próbki oraz pozostałości masy w temperaturze 240 °C (CR_{240 °C}) zwiększały się na skutek modyfikacji NC za pomocą amino-POSS. Według fotografii cyfrowych i fotografii wykonanych metodą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) warstwy węglowe powstałe po spaleniu materiałów hybrydowych w powietrzu wraz ze zwiększeniem zawartości amino-POSS stawały się coraz bardziej zwarte, a wyniki badań XPS wykazały, że tworzyło się coraz więcej węgla w postaci grafitu. Wszystkie wyniki DSC, TGA, SEM i XPS dowodzą poprawy stabilności termicznej materiałów hybrydowych amino-POSS-NC. Stwierdzono także, że wytrzymałość na rozciąganie i moduł Young'a podczas prób jednoosiowego rozciągania materiałów hybrydowych rosną ze zwiększaniem się zawartości amino-POSS. Wyniki wszystkich przeprowadzonych badań dowodzą, że zaproponowana modyfikacja NC poprawia bezpieczeństwo wytwarzania i użytkowania tych materiałów w porównaniu z niemodyfikowanym NC.

Słowa kluczowe

nitrocellulose ; hybrid material ; aminopropylisobutyl polyhedral oligomeric silsesquioxane ; thermal stability ; mechanical properties nitroceluloza ; materiał hybrydowy ; oligomeryczny wielofunkcyjny aminopropyloizobutylosilseskwioksan ; stabilność termiczna ; właściwości mechaniczne

Szczegóły

Bibliografia

Wskaźniki

Autorzy

Pobierz pliki

PDF (English)

Zasady cytowania

Yang, X., Wang, Y., Li, Y., Li, Z., Song, T., Liu, X., & Hao, J. (2021). Stabilność termiczna i właściwości mechaniczne materiałów hybrydowych na bazie nitrocelulozy szczepionej oligomerycznym wielofunkcyjnym aminopropyloizobutylosilseskwioksanem. Polimery, 62(7-8), 576–587. https://doi.org/10.14314/polimery.2017.576

Wskaźniki altmetryczne

Cytowania w Google Scholar

Statystyki

Total abstract views : 0

PDF Downloads : 0

X. Yang help@libcom.pl

Afiliacja
Beijing Institute of Technology, School of Materials Science and Engineering, National Engineering Technology Research Center of Flame Retardant Materials, Beijing 100081, PR China

Y. Wang

Afiliacja
Beijing Institute of Technology, School of Materials Science and Engineering, National Engineering Technology Research Center of Flame Retardant Materials, Beijing 100081, PR China

Y. Li

Afiliacja
Beijing Institute of Technology, School of Materials Science and Engineering, National Engineering Technology Research Center of Flame Retardant Materials, Beijing 100081, PR China

Z. Li

Afiliacja
Beijing Institute of Technology, School of Materials Science and Engineering, National Engineering Technology Research Center of Flame Retardant Materials, Beijing 100081, PR China

T. Song

Afiliacja
Beijing Institute of Technology, School of Materials Science and Engineering, National Engineering Technology Research Center of Flame Retardant Materials, Beijing 100081, PR China

X. Liu

Afiliacja
Beijing Institute of Technology, School of Materials Science and Engineering, National Engineering Technology Research Center of Flame Retardant Materials, Beijing 100081, PR China

J. Hao

Afiliacja
Beijing Institute of Technology, School of Materials Science and Engineering, National Engineering Technology Research Center of Flame Retardant Materials, Beijing 100081, PR China