Page 121 - 《精细化工》2020年第6期

第 6 期 孙静怡，等: 软硬链段添加碳纳米管/炭黑对聚氨酯纳米纤维性能的影响 ·1187·

a—PU 纳米纤维；b—CNT-5.0%/PU 纳米纤维；c—CB-7.5%/PU 纳米纤维
图 1 纳米纤维的 SEM 图和直径分布图
Fig. 1 SEM images and diameter distribution of nanofibers

由图 3 看出，3 种纳米纤维在 3317、1535、1615~
–1
1755 cm 内有吸收峰出现，分别为氨基 N—H 键伸
缩振动吸收峰、N—H 键变形振动吸收峰和羰基
C==O 伸缩振动吸收峰，这 3 种吸收峰的出现证明了
氨基甲酸酯基团的生成 [21] 。3 种纳米纤维在 2270 cm –1
处均未出现吸收峰，表明参与反应的—NCO 基团完

全被消耗。
a—CNT-5.0%/PU 纳米纤维；b—CB-7.5%/PU 纳米纤维
图 2 导电纳米纤维的 TEM 图 红外光谱对聚氨酯体系中的氢键结构十分敏
Fig. 2 TEM images of conductive nanofibers 感，可用以研究聚氨酯的微相分离程度。在聚氨酯
体系中，N—H 既可与硬相区中的氨酯羰基、脲羰
图 2 表明，CNT、CB 确实被掺杂进聚氨酯纳米
基形成氢键，增大硬相的聚集程度，提高聚氨酯的
纤维中，CNT 由于团聚不能以单根管状形式分散在
微相分离程度；也可以与软相区的醚氧基形成氢键，
聚氨酯纤维内部；CB/PU 纳米纤维的 TEM 图片显
增大软硬相区的相容性，减小聚氨酯的微相分离程
示 CB 粒子一部分掺杂进聚氨酯纤维内部，另一部
度。聚氨酯 FTIR 图中的 N—H 区可以最完整地表明
分附着在 PU 纤维表面。
2.2 FTIR 分析 聚氨酯内部氢键的类型及其在链段中的分布，然而，
PU、CNT-5.0%/PU、CB-7.5%/PU 纳米纤维的 N—H 区存在由顺反异构形成的多重谱带重叠现象，
FTIR 谱图如图 3 所示。 难以分辨 [22] ，所以一般考察聚氨酯的羰基区来分析聚
氨酯的氢键分布。利用 Origin 软件对 1800~1640 cm –1
处的羰基伸缩振动吸收峰做高斯拟合分峰，羰基峰
分峰拟合后的结果如图 4 所示（以 CNT-5.0%/PU 纳米
纤维、CB-7.5%/PU 纳米纤维为例）。1630~1669、
–1
1702、1725 cm 处为氢键化羰基峰；1670~1689、
1730 cm –1 处为游离羰基峰。氢键化指数定义为
A b /(A b +A f )。其中，A b 代表氢键化羰基峰面积，A f 代
表游离羰基峰面积。氢键化指数越大，聚氨酯微相
分离程度越高。PU、CNT-5.0%/PU、CB-7.5%/P 3

种纳米纤维羰基峰的分峰结果如表 1 所示。
图 3 PU、CNT-5.0%/PU、CB-7.5%/PU 纳米纤维的红外谱图 羰基峰分峰结果表明，在聚氨酯软硬链段配比
Fig. 3 FTIR spectra of PU, CNT-5.0%/PU and CB-7.5%/PU
nanofibers 不变的情形下，由于导电填料的加入，聚氨酯内部