Page 91 - 《精细化工》2022年第6期

第 6 期 赵梦阳，等: 导热增强聚氨酯基柔性定形相变材料的制备及性能 ·1157·

首先，向 250 mL 三口烧瓶中加入 10 g PEG10000 采用热台跟踪拍照法测试相变材料的定形效果，通
和 100 mL 甲苯，在 60 ℃下机械搅拌至 PEG10000 过压片机将材料制成统一片状，放置在热台上加热，
溶解；然后，降温至40 ℃，加入适量TDI和3滴DBTL， 用数码相机跟踪拍照，观察样品随温度增加而产生
搅拌反应 6 h，得到聚氨酯结构相变材料（PU）；接 的外观变化。采用氙灯光源测定材料光热转换与热
着，加入含量分别为 0、10%、20%、30%、40%的 能存储性能。采用红外成像仪记录材料的温度变化。
APDMS，并补加 3 滴 DBTL，升温到 80 ℃，搅拌反
应 6 h，取 APDMS 含量为 10%的样品（PU/APDMS-1） 2 结果与讨论
作为后续对照样品；最后，将含量为 5%的 CNTs 加
2.1 PU/APDMS/CNTs 的结构表征
入到 50 mL 甲苯中分散并加入三口烧瓶中，机械搅
图 2 为 PEG10000、PU 和 PU/APDMS-1/CNTs
拌 30 min，蒸干甲苯，得到未加入 APDMS 的导热 –1
的 FTIR 谱图。由图 2 可知，PU 在 1730 与 1540 cm
增强聚氨酯定形相变材料（PU/CNTs）和 APDMS
处出现了 C==O 键的伸缩振动吸收峰和酰胺Ⅱ带（N—
含量分别为 10%、20%、30%、40%的导热增强聚氨
H 键和 C—N 键之间耦合形成）的特征峰，而 PEG10000
酯基柔性定形相变材料（PU/APDMS-1~4/CNTs）。
没有上述特征峰，证明存在—CO—NH—官能团。
APDMS、TDI 和 CNTs 的具体用量如表 1 所示。相 –1
PU/APDMS-1/CNTs 在 1730 和 1540 cm 处也出现
变材料中 APDMS 和 CNTs 的含量由式（1）、（2） –1
了—CO—NH—的特征峰，同时在 1010 cm 处出现
计算得到： –1
Si—O—Si 键的伸缩振动吸收峰，在 1260 cm 处出
m
–1
c 1 /%  1  100 （1） 现 Si—C 键的对称变形振动峰，在 793 cm 处出现
–1
m  1 m  2 m 3 Si—C 键的摇摆振动峰，在 1640 cm 处出现脲基结
m
c 2 /%  4  100 （2） 构中脲羰基 C==O 键的伸缩振动吸收峰，而 PEG10000
m  1 m  2 m 3 和 PU 均没有此特征峰，证明存在—NH—CO—NH—
式中：c 1 、c 2 为 APDMS、CNTs 的含量，%；m 1、
官能团，说明 PEG10000、TDI 以及 APDMS 按反应
m 2、m 3 、m 4 分别为 APDMS、PEG10000、TDI 和
路径发生了反应。
CNTs 的质量，g。

表 1 PU/APDMS-1~4/CNTs 中 APDMS、TDI 和 CNTs
的用量
Table 1 Dosage of APDMS, TDI and CNTs in PU/APDMS-
1~4/CNTs
样品 APDMS 含量/% APDMS/g TDI/g CNTs/mg
PU 0 0 0.20 0
PU/CNTs 0 0 0.20 510
PU/APDMS-1 10 1.14 0.24 0
PU/APDMS-1/CNTs 10 1.14 0.24 569

PU/APDMS-2/CNTs 20 2.57 0.30 643
PU/APDMS-3/CNTs 30 4.45 0.38 741 图 2 PEG10000（a）、PU（b）和 PU/APDMS-1/CNTs（c）
PU/APDMS-4/CNTs 40 6.98 0.48 873 的 FTIR 谱图
Fig. 2 FTIR spectra of PEG10000 (a), PU (b) and PU/
注：各样品中 PEG10000 用量均为 10 g。
APDMS-1/CNTs (c)
1.3 结构表征与性能测试
采用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）表征材料 PEG10000、PU 和 PU/APDMS-1/CNTs 的 XRD
结构，FTIR 采用反射模式进行测试，扫描范围为 谱图如图 3 所示。由图 3 可以看到，PEG10000 在
–1
4000~500 cm 。采用 X 射线衍射仪（XRD）对材料 2θ=19.1°、23.2°附近出现较强的特征衍射峰。形成的
的结晶形态进行分析，扫描角度为 5°~80°，扫描速 PU 和 PU/ APDMS-1/CNTs 仍在相同的位置出现衍射
率为 10 (°)/min。采用差示扫描量热仪（DSC）测定 峰，说明 PU 和 PU/APDMS-1/CNTs 与 PEG10000 的
相变材料的相变性能，升降温度范围为 0~100 ℃，升 结晶形态相同，APDMS 的加入并未影响 PEG10000
降温速率为 5 ℃/min，N 2 氛围。采用热重分析仪（TGA） 的结晶形态，但可以看到，PU 和 PU/APDMS-1/CNTs
测定相变材料的热稳定性，温度范围为 0~800 ℃，升 两者的衍射峰强度与原料 PEG10000 相比有所下降，
温速率 10 ℃/min，N 2 氛围。采用拉力试验机测试 这是由于缩聚反应对其结晶性能造成一定影响，使
材料的柔韧性和机械性能，拉伸速率为 10 mm/min。 其结晶峰强度下降。