열가소성 폴리우레탄(TPU)은 뛰어난 내마모성, 접착력, 가공성으로 오랫동안 가치를 인정받아 왔으며, 자동차에서 항공우주에 이르기까지 다양한 산업 분야에서 선택되는 소재입니다. 그러나 높은 가연성과 연소 시 상당한 연기 배출로 인해 운송, 전기, 섬유 분야에서의 적용이 제한되어 왔습니다.
나노필러의 등장은 TPU의 난연성을 향상시키는 새로운 가능성을 열었습니다. 탄소 나노튜브(CNT), 그래핀 나노플레이트(GNP), 이황화 몰리브덴(MoS 2 ), 산화 그래핀(GO)과 같은 물질은 TPU의 내화성을 크게 향상시키는 것으로 나타났습니다. 예를 들어:
나노필러는 난연성을 향상시키지만, 종종 TPU의 인성과 탄성을 저하시킵니다. 이러한 트레이드 오프로 인해 화재 안전성과 기계적 성능을 동시에 향상시키는 솔루션에 대한 연구가 진행되었습니다.
MXene(Ti 3 C 2 T x )는 2차원 소재로, 압전성, 기계적 특성, 전자적 특성으로 주목받고 있습니다. 연구에 따르면 난연성 고분자 나노복합체에 잠재력이 있습니다:
MXene은 인상적인 난연성을 가지고 있지만, 기계적 성능을 향상시키는 능력은 제한적입니다.
유기 인 화합물인 DOPO-HQ(10-(2,5-dihydroxyphenyl)-9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide)는 나노필러로서 유망성을 보여주었습니다. 난연성을 향상시킬 뿐만 아니라 기계적 특성도 향상시킵니다. 예를 들어:
MXene의 한계를 해결하기 위해 연구자들은 Ti 3 C 2 T x 와 DOPO-HQ의 조합을 연구했습니다. 수소 결합 유도 자기 조립 방식을 사용하여 새로운 나노하이브리드(Ti 3 C 2 T x -D-H)를 합성한 후 TPU에 통합했습니다.
연구 결과, TPU에 2.0 wt%의 Ti 3 C 2 T x -D-H를 첨가하면 열과 연기 방출이 현저히 감소하는 동시에 인장 강도와 인성이 향상되었습니다. 주요 결과는 다음과 같습니다:
나노하이브리드의 효과는 여러 시너지 메커니즘에서 비롯됩니다:
이 획기적인 기술은 TPU의 다음 분야에서의 적용을 열어줍니다:
Ti 3 C 2 T x -D-H의 개발은 TPU 개질에 있어 중요한 진전을 나타내며, 난연성과 기계적 특성의 균형 잡힌 개선을 제공합니다. 이러한 혁신은 산업 전반에 걸쳐 TPU의 광범위한 적용을 위한 길을 열어 안전성과 성능을 모두 보장합니다.
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