Applications of quantitative image analysis to the description of the morphology of polyurethane/carbon nanotubes composites

The high mechanical, electrical and thermal properties of the nanotubes are the reason why in the recent years, polymer - carbon nanotube composites have attracted great interest of many researchers. Carbon nanotube/polyurethane composites will be much more functional than basic polyurethane. This paper presents the application of quantitative AFM and SEM image analysis to characterize the microstructure of polyurethane/carbon nanocomposites. Stereological parameters chosen for analysis were used to evaluate the degree of phase separation of matrix of examined nanocomposites. Relationships between the parameters of nanocomposites structure elements and the properties of nanocomposites were analysed. The nanotubes during the process of phase segregation built into the hard domains of polyurethane matrix and change phase segregation process in PUR. Nanoparticles induce changes of the structure of hard and soft domains in polyurethane matrix and changes of the thermal and mechanical properties. As a result of introduction of nanotubes in to the polyurethane matrix the size and the glass transition temperature of hard domains increased but the tensile strength and storage modulus decreased.

---

Wysokie właściwości mechaniczne, elektryczne i termiczne nanorurek są powodem, dla którego w ostatnich latach zainteresowanie wytwarzaniem kompozytów polimer - nanorurki węglowe jest duże. Kompozyty nanorurki węglowe/ poliuretan mogą mieć korzystniejsze właściwości niż poliuretan. W artykule przedstawiono zastosowanie ilościowej analizy obrazów AFM i SEM do opisu mikrostruktury nanokompozytów poliuretan/węgiel. Parametry stereologiczne wybrane do analizy pozwoliły na analizę przebiegu separacji fazowej w osnowie badanych nanokompozytów. Analizowano zależności pomiędzy parametrami struktury nanokompozytów a ich właściwościami. Nanorurki wbudowują się w trakcie procesu separacji fazowej w domeny twarde poliuretanów i zmieniają przebieg procesu separacji fazowej. Nanorurki powodują zmiany w budowie domen twardych i domen miękkich poliuretanowej osnowy, oraz właściwości termicznych i mechanicznych. W wyniku wprowadzenia nanorurek do poliuretanowej osnowy rośnie rozmiar i temperatura zeszklenia domen twardych ale wytrzymałość na rozciągania i moduł sprężystości spada.