view in publisher's site

Mechanically Strong Polyurea/Polyurethane-Cross-Linked Alginate Aerogels

Two types of preformed alginate wet gels, one with a low (30–35%) and the other with a high (65–75%) content of glucuronic acid, were reacted with an aliphatic triisocyanate that was priorly allowed to diffuse in the pores. This reaction formed urethane groups on the surface of the alginate framework and also formed a polyurea (PUA) network connecting these urethane groups via respective reactions of the triisocyanate with alginate surface −OH groups or with gelation water remaining adsorbed on the inner surfaces of the wet gels. These processes formed a conformal nanothin film of PUA around the alginate network. After drying the wet gels with the supercritical fluid CO2, we obtained PUA/polyurethane-cross-linked alginate (X-alginate) aerogels. Although X-alginate aerogels are essentially copolymers, unlike all copolymers mentioned in previous literature reports, the relative topology of the alginate and the cross-linker is defined at the nanoscopic scale rather than at the molecular level. For the systematic study of X-alginate aerogels as a function of synthetic conditions, the experimental protocol was designed according to the central circumscribed rotatory design model using the alginate and the triisocyanate concentration as independent variables. Empirical models were derived for all relevant material properties by fitting experimental data to the two independent variables. The chemical identity of all samples was confirmed with attenuated total reflectance–Fourier transform infrared spectroscopy and solid-state 13C and 15N cross-polarization magic angle spinning NMR spectroscopy. The percentage of PUA uptake in X-alginate aerogels (58–98%) was calculated from skeletal density data. Scanning electron microscopy showed that all samples were nanofibrous, indicating that PUA coated conformally the skeletal network of both alginates, and the micromorphology remained the same as in the native (non-cross-linked) samples. X-alginate aerogels are mechanically strong materials, in contrast to their native counterparts, which are extremely weak mechanically. Compared to various organic aerogels from the literature, X-alginate aerogels can be as stiff as many other polymeric aerogels with 2 or 3 times higher densities. In addition, X-alginate aerogels are good candidates for sound insulation applications, as the speed of sound in most samples was estimated to be significantly lower than the speed of sound in dry air.

Mechanically قوی Polyurea / polyurethane - Cross alginate aerogels aerogels

دو نوع ژل wet alginate، یکی با مقدار کم (۳۰ - ۳۵ %)و دیگری با مقدار بالا (۶۵ - ۷۵ %)اسید glucuronic، با یک triisocyanate آلیفاتیک نشان داده شد که priorly اجازه پخش در منافذ را نداشت. این واکنش، گروه‌های urethane را بر روی سطح of alginate تشکیل داد و همچنین یک شبکه polyurea (pua)را تشکیل داد که این گروه‌های urethane را از طریق واکنش‌های مربوط به گروه‌های alginate - OH و یا با gelation آب باقی مانده روی سطوح داخلی ژل مرطوب متصل می‌کند. این فرایندها فیلم nanothin conformal را از pua در اطراف شبکه alginate تشکیل دادند. پس از خشک کردن ژل مرطوب با مایع فوق بحرانی، ما pua alginate / پلی اورتان به دست آوردیم (X - alginate). اگرچه aerogels های X - alginate اساسا copolymers هستند، برخلاف تمام copolymers ذکر شده در گزارش‌ها ادبیات قبلی، توپولوژی نسبی the و لینکر در مقیاس nanoscopic به جای سطح مولکولی تعریف می‌شود. برای مطالعه اصولی X - alginate aerogels بعنوان تابعی از شرایط ترکیبی، پروتکل تجربی با توجه به مدل طراحی rotatory محدود با استفاده از the و غلظت triisocyanate به عنوان متغیرهای مستقل طراحی شد. مدل‌های تجربی از طریق برازش داده‌های تجربی به دو متغیر مستقل برای تمامی خواص مواد مربوطه استخراج شدند. هویت شیمیایی همه نمونه‌ها با استفاده از طیف‌سنجی مادون‌قرمز تبدیل فوریه - فوریه مادون‌قرمز تبدیل فوریه و طیف‌سنجی رامان قطبی ۱۳ C و ۱۵ N تایید شد. درصد جذب pua در X - alginate aerogels (۵۸ - ۹۸ %)از داده‌های چگالی اسکلتی محاسبه شد. میکروسکوپ اسکن الکترونی نشان داد که همه نمونه‌ها nanofibrous بودند و نشان دادند که pua پوشش داده‌شده در شبکه اسکلتی هر دو alginates را پوشش می‌دهد، و the مشابه نمونه‌های بومی (غیر مرتبط)باقی می‌ماند. X aerogels aerogels، برخلاف همتایان بومی خود، به طور مکانیکی موادی قوی هستند، که به شدت بی‌اراده ضعیف هستند. در مقایسه با ترکیبات آلی مختلف از این نوشته‌ها، X - می‌تواند به اندازه دیگر aerogels پلیمری با ۲ یا ۳ برابر چگالی‌های بالاتر سفت باشد. علاوه بر این، X - aerogels، نامزدهای خوبی برای کاربردهای عایق صدا هستند، زیرا سرعت صوت در اکثر نمونه‌ها به طور قابل‌توجهی کم‌تر از سرعت صوت در هوای خشک بود.
ترجمه شده با

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.