Page 43 - 《精细化工》2020年第1期

第 1 期 姜时锋，等: 碳点/水性聚氨酯复合材料的制备及性能 ·29·

红外结果表明，CDs 通过羟基、烷基以及含 N 入体系中的 NCO 基团已反应完全 [14] 。
基团完成表面官能化，这些官能团赋予它们在亲水型 2.2 电镜测试分析
体系中的稳定性及良好的光学性能 [13] ，对应于 NCO 基 用 TEM 和 SEM 对 CDs 以及复合胶膜进行了表
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团的特征吸收峰 2270 cm 附近未出现吸收，说明加 征，如图 2 所示。

图 2 CDs(a)、复合胶膜(b)的透射电镜图以及复合胶膜的扫描电镜图(c)
Fig. 2 TEM images of CDs (a) and composite films (b), SEM image of composite film (c)

从图 2a 可以看出，CDs 均为均匀球形且分离良 段：第一阶段主要是硬段降解（即脲键和氨基甲酸
好的纳米颗粒，尺寸分布约为 10~15 nm。从图 2b、c， 酯键）；第二阶段则是软段降解（即聚酯或聚醚） [16] 。
可以看出，CDs 在聚氨酯基质中分布也较为均匀， 5 组胶膜的硬段最大降解温度分别为 289、294、293、
但在复合胶膜聚氨酯中的 CDs 相比纯 CDs 尺寸有所 292、291 ℃，软段最大降解温度分别为 382、380、
增加，这可能是在反应中存在部分碳点团聚所致 [15] 。 387、372、361 ℃。最大降解温度整体呈先升后降
2.3 热分析测试结果分析 趋势，其中 WPU-2 胶膜的热稳定性最佳，相对于标
对复合胶膜进行热性能分析，得到 TG 和 DTG 样 WPU-0，其热稳定性得到小幅改善。复合胶膜热
曲线，如图 3、4 所示。 稳定性的小幅度提高源于以下几点：首先，CDs 表面
的 OH、NH 2 和 NCO 基团反应，两者间形成稳定的
化学键，增加了对分子链重排的抗性；其次，CDs 的
引入增加了胶膜中分子链间的交联度，高交联度使
系统刚性增加；其次，CDs 的加入降低了软硬段间
的相混程度，使软段的结晶性增强。这些因素限制
了聚合物链的流动性，使纳米复合材料的热稳定性
得到改善 [17] 。
图 5 为复合胶膜的 DSC 曲线。

图 3 CDs/WPU 复合胶膜的 TG 曲线
Fig. 3 TG curves of CDs/WPU composite films

图 5 CDs/WPU 复合胶膜的 DSC 曲线
Fig. 5 DSC curves of CDs/WPU composite films

如图 5 所示，通过积分熔融峰面积求得近似熔

图 4 CDs/WPU 复合胶膜的 DTG 曲线 融热 ΔH m （J/g），再由式（1）算得复合胶膜中 PBA
Fig. 4 DTG curves of CDs/WPU composite films 的结晶度：
 H
由图 3、4 可知，WPU 的降解主要包括两个阶 X m / %   Hw m  100 （1）
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