Composites of carbon nanofibers and thermoplastic polyurethanes with shape-memory properties prepared by chaotic mixing

Abstract

Composites of carbon nanofibers (CNFs), oxidized car bon nanofibers (ox-CNFs), and shape-memory thermo plastic polyurethane (TPU) were prepared in a chaotic mixer and their shape-memory properties evaluated. The polymer was synthesized from 4,40 -diphenylme thane diisocyanate, 1,4-butanediol chain extender, and semicrystalline poly(e-caprolactone) diol soft segments. The shape-memory action was triggered by both con ductive and resistive heating. It was found that soft segment crystallinity and mechanical reinforcement by nanofibers produced competing effects on shape memory properties. A large reduction in soft segment crystallinity in the presence of CNF and stronger me chanical reinforcement by well-dispersed ox-CNF determined the shape-memory properties of the re spective composites. It was found that the maximum shape recovery force, respectively, 3 and 4 MPa, was obtained in the cases of 5 and 1 wt% CNF and ox-CNF, respectively, compared with 1.8 MPa for unfilled TPU. The degree of soft segment and hard segment phase separation and thermal stability of the composites were analyzed. POLYM. ENG. SCI., 49:2020–2030, 2009. ª 2009 Society of Plastics EngineersSe prepararon compuestos de nanofibras de carbono (CNF), nanofibras de carbono oxidadas (ox-CNF) y poliuretano termoplástico (TPU) con memoria de forma en un mezclador caótico y se evaluaron sus propiedades de memoria de forma. El polímero se sintetizó a partir de 4,40 -diisocianato de difenilmetano, extensor de cadena de 1,4-butanodiol y segmentos blandos de poli(e-caprolactona) diol semicristalino. La acción de la memoria de forma fue desencadenada tanto por el calentamiento conductivo como por el resistivo. Se descubrió que la cristalinidad de los segmentos blandos y el refuerzo mecánico de las nanofibras producían efectos contrapuestos en las propiedades de la memoria de forma. Una gran reducción en la cristalinidad del segmento blando en presencia de CNF y un refuerzo mecánico más fuerte por ox-CNF bien dispersado determinaron las propiedades de memoria de forma de los compuestos respectivos. Se encontró que la fuerza de recuperación de forma máxima, respectivamente, 3 y 4 MPa, se obtuvo en los casos de 5 y 1% en peso de CNF y ox-CNF, respectivamente, en comparación con 1,8 MPa para TPU sin carga. Se analizó el grado de separación de fases del segmento blando y del segmento duro y la estabilidad térmica de los materiales compuestos. POLÍMICO. ESP. SCI., 49:2020–2030, 2009. ª 2009 Sociedad de Ingenieros Plásticos