Preparation of novel magnetic polyurethane foam nanocomposites by using core-shell nanoparticles

Preparación de nuevos nanocompuestos magnéticos de espuma de poliuretano mediante nanopartículas core-shell

Las nanopartículas magnéticas de óxido de hierro (NP) se convirtieron en estructuras de núcleo-cáscara al reaccionar con n-(2-aminoetil)-3-aminopropiltrimetoxisilano (AEAP) incorporado en formulaciones de espuma de poliuretano flexible (PUF). Se estudiaron los espectros por transformada de Fourier, el análisis termo gravimétrico, las imágenes electrónicas de barrido, el análisis termo mecánico y las propiedades magnéticas de los nanocompuestos preparados. 

Los datos obtenidos muestran que, al aumentar el contenido de NP de óxido de hierro magnético modificadas con aminas hasta un 3% en la matriz polimérica, mejoran las propiedades térmicas y magnéticas en comparación con las espumas prístinas. Además, debido a la presencia de grupos funcionales en la superficie de las NP magnéticas, disminuye la formación de fases duras en el polímero y se reduce la temperatura de transición vítrea.

INTRODUCCIÓN

Los poliuretanos (PU) son una conocida clase de materiales poliméricos versátiles que se preparan mediante simples reacciones de condensación y, debido a sus propiedades únicas, se han utilizado en diversas aplicaciones, a saber, adhesivos, recubrimientos, elastómeros y espumas. En la categoría de espumas, las familias flexibles son la mayor familia de productos por cantidad, con más del 40% de toda la capacidad de producción de espumas de PU. La espuma de PU flexible, debido a su ligereza y resistencia, se utiliza como acolchado, en asientos de automóviles, colchones y embalajes, aunque presenta sus propias ventajas y desventajas. 

Las principales desventajas se refieren a las bajas propiedades de carga y la baja estabilidad térmica en comparación con otros materiales poliméricos. Para superar estas desventajas, en los últimos años se han preparado algunos novedosos nanocompuestos. Los nanocompuestos muestran propiedades superiores en comparación con sus contrapartes de microcompuestos, debido a las interacciones mucho más fuertes entre los dominios de nanopartículas dispersas y la matriz polimérica. En este caso, y en las espumas flexibles de PU, la incorporación de nanopartículas aumenta la densidad de la espuma, así como mejora las propiedades de compresión y desgarro. La revisión de la literatura revela la aplicación de nanopartículas bien conocidas en las formulaciones de espumas flexibles, tales como sílice fumada, carbonato de calcio, nanofibras, nanotubos de carbono, borato de zinc, fósforo y grafito expandible, con el fin de mejorar las propiedades térmicas, mecánicas, acústicas y de retardancia al fuego, respectivamente, debido al alto rendimiento de las nanopartículas en la mejora de las propiedades objetivo.

 Por encima de todo, los roles de las nanopartículas inorgánicas como las nanopartículas de óxido de hierro magnético (MNP) son innegables debido a su alto rendimiento y propiedades únicas. Por ejemplo, la aplicación de MNP en la matriz polimérica lleva a mejoras en las propiedades térmicas y magnéticas y abre nuevas ventanas para la preparación de nuevos materiales magnéticos, a saber, espumas de poliuretano magnéticas.