view in publisher's site

Effect of bio-based components on the chemical structure, thermal stability and mechanical properties of green thermoplastic polyurethane elastomers

Highlights•Catalyst free synthesis of green thermoplastic polyurethane elastomers.•Fully bio-based poly(propylene succinate) as a polyol.•Effect of polyols synthesis condition on TPUs chemical structure and properties.•Strong influence of chain extender type on TPUs thermo-mechanical properties.•High application potential of novel TPUs with even 70% of green carbon content.AbstractIt seems to be obvious that conditions changes during polyols synthesis have impact on the polyols properties. Even the chemical formula is the same or similar, physicochemical properties and also molecular weight of polyols might be different and are significant in term of future polyurethanes properties and processing. In this work, fully bio-based poly(propylene succinate)s synthesized at different temperature conditions were used as a polyol in thermoplastic polyurethane elastomers (TPU) synthesis. Novel bio-based TPUs were synthesized with the use of mentioned bio-based linear polyester polyols, poly(propylene succinate)s and also 4,4-diphenylmethane diisocyanate (MDI) and a chain extender 1,4-butanediol (BDO) or 1,3-propanediol (PDO), both with the natural origin. Influence of synthesized bio-based polyols on thermoplastic polyurethane elastomers characteristic was determined based on investigation of chemical structure, thermal, thermomechanical, mechanical and physical properties of synthesized bio-based TPU. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and proton nuclear magnetic resonance (1H NMR) were applied to the chemical formula determination. Thermogravimetry was supportive in thermal analysis, dynamic mechanical analysis (DMA), tensile test and hardness were used to determine thermomechanical behavior and mechanical properties at static and dynamic condition. The density of the obtained materials was also measured. It was established that using obtained fully bio-based polyester polyols the thermoplastic polyurethane elastomers can be synthesis without catalyst usage. Based on the results demonstrated greater influence of type of chain extender on bio-based TPU properties than condition of bio-based polyester synthesis. Each sample was characterized by glass temperature (Tg) ca. 0–5 °C and similar thermal stability ca. 320 °C. The tensile strength of prepared bio-based TPUs reach even 30 MPa with an elongation at break ca. 550%.Graphical abstractDownload : Download high-res image (71KB)Download : Download full-size image

تاثیر اجزای پایه زیستی بر ساختار شیمیایی، پایداری حرارتی و خواص مکانیکی الاستومرهای پلی یورتان گرمانرم سبز

بلورها سنتز آزاد کاتالیست از الاستومرهای پلی یورتان ترموپلاستیک سبز. پلی کاملا زیستی (پروپیلن سوکسینات)به عنوان یک پلی آل. تاثیر شرایط سنتز پلی سول‌ها بر ساختار و خواص شیمیایی TPI ها. تاثیر قوی نوع بسط دهنده زنجیر بر خواص ترمومکانیکی TPI ها. پتانسیل بالای استفاده از TPI های جدید با حتی ۷۰ % کربن سبز. به نظر می‌رسد واضح است که تغییرات شرایط در طول سنتز پلی سول‌ها بر خواص پلی سول‌ها تاثیر می‌گذارد. حتی فرمول شیمیایی نیز یک‌سان یا مشابه است، ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی و هم چنین وزن مولکولی پلی سول‌ها ممکن است متفاوت باشد و از نظر خواص و فرآوری پلی اورتان های آینده قابل‌توجه باشد. در این کار، پلی (پروپیلن سوکسینات)کاملا زیست - پایه سنتز شده در شرایط دمایی مختلف به عنوان پلی آل در سنتز الاستومرهای پلی یورتان ترموپلاستیک (TPU استفاده شد. تاترهای پایه زیستی جدید با استفاده از پلی استر خطی زیست - پایه ذکر شده، پلی (پروپیلن سوکسینات)s و همچنین ۴، ۴ - دی فنیل متان دی ایزوسیانات (MDI)و یک بسط دهنده زنجیره‌ای ۱، ۴ - بوتان دی آل (BDG)یا ۱، ۳ - پروپاندیول (PDO)، هر دو با منشا طبیعی سنتز شدند. تاثیر پلی ولهای زیستی سنتز شده بر روی ویژگی الاستومرهای پلی یورتان ترموپلاستیک براساس بررسی ساختار شیمیایی، حرارتی، ترمومکانیکی، خواص مکانیکی و فیزیکی TPU بر پایه زیستی سنتز شده تعیین شد. طیف‌سنجی مادون‌قرمز تبدیل فوریه (FTIR)و رزونانس مغناطیسی هسته پروتون (۱ H NMR)برای تعیین فرمول شیمیایی استفاده شدند. ترموگراویمتری در آنالیز گرمایی، آنالیز مکانیکی دینامیک (DMA)، تست کشش و سختی برای تعیین رفتار ترمومکانیکی و خواص مکانیکی در شرایط استاتیک و دینامیک استفاده شد. چگالی مواد به‌دست‌آمده نیز اندازه‌گیری شد. مشخص شد که با استفاده از پلی استر کاملا زیست - پایه به‌دست‌آمده، الاستومرهای پلی یورتان ترموپلاستیک می‌توانند بدون استفاده از کاتالیزور سنتز شوند. براساس نتایج، تاثیر بیشتری از نوع توسعه دهنده زنجیره‌ای بر خواص مبتنی بر زیستی TPU نسبت به شرایط سنتز پلی استر زیستی نشان داد. هر نمونه با دمای شیشه‌ای (Tg)ca. ۰ - ۵ ° C و پایداری حرارتی مشابه ca. ۳۲۰ ° C. استحکام کششی TPs های مبتنی بر زیستی تهیه‌شده به ۳۰ MPa با ازدیاد طول در نقطه شکست می‌رسد. ۵۵۰ درصد بود. دانلود گرافیکی: دانلود تصویر با اندازه بالا (۷۱ کیلوبایت): دانلود تصویر با اندازه کامل
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Organic Chemistry
  • ترجمه مقاله Organic Chemistry
  • مقاله شیمی آلی
  • ترجمه مقاله شیمی آلی
  • مقاله Polymers and Plastics
  • ترجمه مقاله Polymers and Plastics
  • مقاله پلمیرها و پلاستیک
  • ترجمه مقاله پلمیرها و پلاستیک
  • مقاله General Physics and Astronomy
  • ترجمه مقاله General Physics and Astronomy
  • مقاله فیزیک و ستاره‌شناسی عمومی
  • ترجمه مقاله فیزیک و ستاره‌شناسی عمومی
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.