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Modified cellulose nanocrystals enhancement to mechanical properties and water resistance of vegetable oil‐based waterborne polyurethane
Journal of Applied Polymer Science ( IF 2.7 ) Pub Date : 2019-07-17 , DOI: 10.1002/app.48228 Pingbo Zhang 1 , Yadong Lu 1 , Mingming Fan 1 , Pingping Jiang 1 , Yuming Dong 1
Journal of Applied Polymer Science ( IF 2.7 ) Pub Date : 2019-07-17 , DOI: 10.1002/app.48228 Pingbo Zhang 1 , Yadong Lu 1 , Mingming Fan 1 , Pingping Jiang 1 , Yuming Dong 1
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Environmentally friendly and lightweight silylated cellulose nanocrystal (SCNCs)/waterborne polyurethane (WPU) composite films that exhibit excellent mechanical properties and water resistance were prepared. The cellulose nanocrystals (CNCs) of the filamentous structure were surface‐modified by γ‐aminopropyltriethoxysilane (APTES) and then introduced into a castor oil‐based aqueous polyurethane (WPU) matrix by in situ polymerization. The morphology and silylation degree of CNCs were characterized by scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TGA), and Fourier infrared transform spectroscopy at different APTES concentrations. The results showed that the surface of the nanocellulose crystal has the best silylation morphology and thermal stability with incorporation of 6 wt % APTES. The thermal stability, mechanical properties, surface morphology, and water resistance of the nanocomposites were investigated by TGA, tensile test, SEM and optical contact angle, water absorption test, and mechanical property test after immersed in water. It was found that the effective introduction of modified CNCs resulted in a significant increase in tensile strength at high levels, and the thermal stability and hydrophobicity of the material were improved simultaneously, reaching the percolation threshold at a 0.50 wt % SCNCs as determined theoretically. This study provided an approach to the design and development of surface‐modified CNCs/vegetable oil‐based polymer composites by using an appropriate concentration of silane coupling agent to modify CNCs and improve the compatibility between nanocellulose and vegetable oil‐based polymer matrices. © 2019 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2019, 136, 48228.
中文翻译:
改性纤维素纳米晶体增强植物油基水性聚氨酯的机械性能和耐水性
制备了具有优异机械性能和耐水性的环保且轻质的甲硅烷基化纤维素纳米晶体(SCNC)/水性聚氨酯(WPU)复合膜。纤维状结构的纤维素纳米晶体(CNC)经过γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)进行了表面改性,然后通过原位引入蓖麻油基聚氨酯水性基质(WPU)中聚合。通过扫描电子显微镜(SEM),热重分析(TGA)和傅立叶红外变换光谱在不同APTES浓度下表征CNC的形态和甲硅烷基化程度。结果表明,通过掺入6wt%的APTES,纳米纤维素晶体的表面具有最佳的甲硅烷基化形态和热稳定性。通过TGA,拉伸试验,SEM和光学接触角,吸水率试验以及浸入水中后的力学性能试验研究了纳米复合材料的热稳定性,机械性能,表面形态和耐水性。结果发现,有效引入改良的CNCs可以显着提高高水平的抗拉强度,同时提高了材料的热稳定性和疏水性,达到了理论上确定的0.50 wt%SCNCs的渗滤阈值。这项研究通过使用适当浓度的硅烷偶联剂改性CNC并提高纳米纤维素与植物油基聚合物基质之间的相容性,为表面改性的CNC /植物性油基聚合物复合材料的设计和开发提供了一种方法。分级为4 +©2019 Wiley Periodicals,Inc.J.Appl。Polym。科学 这项研究通过使用适当浓度的硅烷偶联剂改性CNC并提高纳米纤维素与植物油基聚合物基质之间的相容性,为表面改性的CNC /植物性油基聚合物复合材料的设计和开发提供了一种方法。分级为4 +©2019 Wiley Periodicals,Inc.J.Appl。Polym。科学 这项研究通过使用适当浓度的硅烷偶联剂改性CNC并提高纳米纤维素与植物油基聚合物基质之间的相容性,为表面改性的CNC /植物性油基聚合物复合材料的设计和开发提供了一种方法。分级为4 +©2019 Wiley Periodicals,Inc.J.Appl。Polym。科学2019,136,48228。
更新日期:2019-07-17
中文翻译:
改性纤维素纳米晶体增强植物油基水性聚氨酯的机械性能和耐水性
制备了具有优异机械性能和耐水性的环保且轻质的甲硅烷基化纤维素纳米晶体(SCNC)/水性聚氨酯(WPU)复合膜。纤维状结构的纤维素纳米晶体(CNC)经过γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)进行了表面改性,然后通过原位引入蓖麻油基聚氨酯水性基质(WPU)中聚合。通过扫描电子显微镜(SEM),热重分析(TGA)和傅立叶红外变换光谱在不同APTES浓度下表征CNC的形态和甲硅烷基化程度。结果表明,通过掺入6wt%的APTES,纳米纤维素晶体的表面具有最佳的甲硅烷基化形态和热稳定性。通过TGA,拉伸试验,SEM和光学接触角,吸水率试验以及浸入水中后的力学性能试验研究了纳米复合材料的热稳定性,机械性能,表面形态和耐水性。结果发现,有效引入改良的CNCs可以显着提高高水平的抗拉强度,同时提高了材料的热稳定性和疏水性,达到了理论上确定的0.50 wt%SCNCs的渗滤阈值。这项研究通过使用适当浓度的硅烷偶联剂改性CNC并提高纳米纤维素与植物油基聚合物基质之间的相容性,为表面改性的CNC /植物性油基聚合物复合材料的设计和开发提供了一种方法。分级为4 +©2019 Wiley Periodicals,Inc.J.Appl。Polym。科学 这项研究通过使用适当浓度的硅烷偶联剂改性CNC并提高纳米纤维素与植物油基聚合物基质之间的相容性,为表面改性的CNC /植物性油基聚合物复合材料的设计和开发提供了一种方法。分级为4 +©2019 Wiley Periodicals,Inc.J.Appl。Polym。科学 这项研究通过使用适当浓度的硅烷偶联剂改性CNC并提高纳米纤维素与植物油基聚合物基质之间的相容性,为表面改性的CNC /植物性油基聚合物复合材料的设计和开发提供了一种方法。分级为4 +©2019 Wiley Periodicals,Inc.J.Appl。Polym。科学2019,136,48228。