Thermoplastic polyurethane (TPU) elastomer is used as an encapsulant in undersea sonar devices. A new material for sonar encapsulant exhibiting better mechanical strength than TPU along with a lower swelling ratio for seawater and oil is required to prolong its application. TPU grafted silica nanoparticles (TPU-g-silica) were prepared and then they were melt mixed with TPU to fabricate desirable composites for underwater applications. The composite containing silica nanoparticles exhibited better tensile strength and lower swelling ratios in the seawater and oil than TPU regardless of the surface treatment of the silica particles. At fixed silica content in the composite, the TPU/TPU-g-silica composite exhibited better tensile strength and lower swelling ratio than the TPU composite with the pristine silica particles. Furthermore, the TPU/TPU-g-silica composite exhibited enhanced tensile strength as compared to TPU after being impregnated with oil.

해수에서 사용되는 음향 소나 시스템의 호스 소재로 열가소성 폴리우레탄 탄성체가 사용되고 있다. 장기간 소나 운용을 위해서는 향상된 기계적 물성과 해수 및 오일에 의한 낮은 팽윤도를 갖는 소재가 요구된다. 해수 적용에 적합한 향상된 물성의 복합재료를 개발하기 위해 실리카 나노입자 표면에 폴리우레탄을 그래프트시킨 TPU-gsilica 나노입자를 제조하고 이를 폴리우레탄과 혼련하여 복합재료를 제조하였다. 실리카 나노입자를 포함한 폴리우레탄 복합재료는 실리카 입자의 표면 처리에 상관없이 폴리우레탄보다 향상된 인장강도와 낮은 팽윤도를 나타내었다. 폴리우레탄 복합재료들이 같은 함량의 실리카 입자를 포함한 경우, TPU-g-silica를 포함한 복합재료가 표면처리를 하지 않은 실리카 입자를 포함한 복합재료에 비해 보다 향상된 인장강도와 낮은 팽윤도를 나타내었다. 장시간 오일에 함침 후 인장강도를 측정한 결과 폴리우레탄에 비해 TPU-g-silica를 포함한 복합재료가 높은 인장강도를 유지하였다.

Keywords: thermoplastic polyurethane; silica nanoparticles; surface treatment; composite; underwater application.