NANO-TIO2 IN-SITU HYBRID POLYURETHANE WITH

Abstract

A novel organic-inorganic nano-hybrid process combined with industrialized wet-phase inversion coating-forming method was developed for the modification of polyurethane (PU) leather coating with in-situ-generated nano-TiO2. The cross section morphologies, water vapor permeability, gas permeability, mesopore size distribution and specific surface area of the hybrid samples were investigated. SEM analysis indicated that when the TiO2 concentration increased from 0.25wt% to 1.00wt%, the average size of nano particles, which dispersed uniformly throughout the polymer matrix, increased correspondingly from 60-80nm to 90-120nm without obvious agglomerates observed. After nano hybridization, both water vapor and gas (hydrogen, nitrogen and oxygen) permeability of samples were found to increase with an increasing concentration of nano-TiO2, which was explained as voids formed at the polymer-nano particle interface due to phase incompatibility. The existence of such voids in samples was proven in the nitrogen adsorption/desorption experiment, by the detection of extra mesopores and higher specific surface area than predicted values. With industrial applicability in the manufacture of PU synthetic leather, the wet-phase inversion hybrid process developed in this study may be of great potential for improving the wear comfort of PU coated leather products.ResumenUn novedoso proceso nano-híbrido, orgánico-inorgánico, combinado con un método industrializado de recubrimiento por inversión en fase húmeda fue desarrollado para la modificación de cueros con recubrimiento de poliuretano (PU) con nano-TiO2 generado en situ. . La morfología de la sección transversal, permeabilidad al vapor de agua, permeabilidad al gas, la distribución y tamaño del mesoporo y el área específica de las muestras híbridas se investigaron. El análisis mediante SEM indica que cuando la concentración de TiO2 aumenta de 0.25% a 1.00%, el tamaño medio de las nano partículas, dispersas de manera uniforme en toda la matriz polimérica, se incrementa correspondientemente de 60-80nm a 90-120nm sin que se observen aglomerados evidentes. Después de la nano hibridación, tanto el vapor de agua y la permeabilidad al gas (hidrógeno, nitrógeno y oxígeno) de las muestras se encontraron con una creciente concentración de nano-TiO2, que fue explicada como huecos formados en la interface de la nano-partícula del polímero debido a la incompatibilidad de fase. La existencia de dichos huecos en las muestras se demostró en la prueba de adsorción/desorción del nitrógeno, por la detección extra de mesoporos y una mayor área de superficie específica que los valores previstos. Con la aplicación industrial en la fabricación de cuero sintético de PU, el proceso híbrido de inversión en fase húmeda desarrollado en este estudio puede ser de gran potencial para mejorar el confort de los productos de cuero recubiertos con PU.