Erhöhte thermische Stabilität von biomedizinischem thermoplastischem Polyurethan durch die Zugabe von Cellulose-Nanokristallen

ZUSAMMENFASSUNG Gefriertrocknete Cellulose-Nanokristalle (CNCs) wurden mittels eines Lösungsgussverfahrens in das thermoplastische Polyurethan Pellethane 2363-55D (P55D) dispergiert, um CNC-reinforcement Nanokomposite herzustellen. Diese Studie zeigte, dass die Zugabe kleiner Mengen (1–5 Gewichtsprozent) von CNCs zu P55D die thermische Zersetzungstemperatur erhöhte, während eine ähnliche Steifigkeit, Festigkeit und Dehnung des reinen P55D aufrechterhalten wurde. Die CNC-Zugaben zu P55D veränderten nicht die Glasübergangstemperatur, jedoch wurde die Anfangs-Zersetzungstemperatur von 286 auf 327°C verschoben, als 1 Gewichtsprozent CNCs in die Matrix dispergiert wurde. Die höhere Anfangs-Zersetzungstemperatur wurde der Bildung von Wasserstoffbrücken zwischen den Hydroxylgruppen auf der CNC-Oberfläche und Urethan-Gruppen im harten Block von P55D zugeschrieben. Die ultimative Zugfestigkeit und der Bruchdehnung (ε f) der Nanokomposite wurden durch Zugaben von bis zu 5 Gewichtsprozenten CNCs minimal beeinflusst, während der Elastizitätsmodul um etwa 70% erhöht wurde. Die Beobachtung, dass ε f unverändert blieb bei der Zugabe von bis zu 5 Gewichtsprozenten CNCs, deutete darauf hin, dass der Fluss/Gleiten der harten Blöcke und Ketten durch die Anwesenheit der CNCs während der plastischen Verformung nicht behindert wurde. Die Folgerungen dieser Studie waren, dass CNC-Zugaben zu größeren Verarbeitungstemperaturen von P55D für verschiedene biomedizinische Geräte führten, während eine ähnliche Steifigkeit, Festigkeit und Dehnung beibehalten wurde. © 2015 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2015, 132, 41970.