Page 82 - 《精细化工》2023年第11期

第 40 卷第 11 期 精 细 化 工 Vol.40, No.11
2 023 年 11 月 FINE CHEMICALS Nov. 2023

功能材料
聚多巴胺/SiO 改性聚氨酯制备
2

含结构色复合材料

辛 华 1,2 ，陈 悦 1,2* ，彭 琪 1,2 ，李阳帆 1,2 ，李新琦 1,2 ，高腾腾 1,2

（1. 陕西科技大学 教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室，陕西 西安 710021；2. 陕西科技大学 化
学与化工学院，陕西 西安 710021）

摘要：采用改良 Stöber 法制得了 187、245、274 nm 3 种粒径的单分散 SiO 2 微球，使用聚多巴胺（PDA）对单分
散 SiO 2 微球进行包覆，制备了蓝色、绿色、红色 3 种不同颜色的非晶光子晶体 PDA/SiO 2 ；将非晶光子晶体
PDA/SiO 2 引入到聚氨酯（PU）中制得了复合材料 PDA/SiO 2 /PU。利用 FTIR、SEM、TEM、UV-Vis、DLS、接
触角测定仪及万能试验机对 PDA/SiO 2 及复合材料 PDA/SiO 2 /PU 的结构与性能进行了表征。结果表明，非晶光

子晶体 PDA/SiO 2 的颜色取决于单分散 SiO 2 微球的粒径；通过调节 PDA 的包覆量可调整非晶光子晶体 PDA/SiO 2
的色彩饱和度；非晶光子晶体 PDA/SiO 2 引入 PU 后可得到呈暗红结构色的聚氨酯，其最大拉伸强度可达
40.28 MPa，水接触角最大可达 113°，非晶光子晶体 PDA/SiO 2 的引入使聚氨酯具有结构生色性和优异的机械性
能与疏水性。
关键词：聚多巴胺；SiO 2 ；非晶光子晶体；结构色；聚氨酯；功能材料
中图分类号：TB332 文献标识码：A
文章编号：1003-5214 (2023) 11-2394-09 开放科学 (资源服务) 标识码 (OSID)：

Polydopamine/SiO 2 modified polyurethane for preparation of

composite materials containing structural colors

1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
XIN Hua , CHEN Yue 1,2* , PENG Qi , LI Yangfan , LI Xinqi , GAO Tengteng
（1. Key Laboratory of Auxiliary Chemistry & Technology for Chemical Industry, Ministry of Education, Shaanxi
University of Science & Technology, Xi'an 710021, Shaanxi, China; 2. College of Chemistry and Chemical Engineering,
Shaanxi University of Science & Technology, Xi'an 710021, Shaanxi, China）
Abstract: Amorphous photonic crystals PDA/SiO 2 in three different colors, blue, green and red, were
prepared respectively by coating polydopamine (PDA) onto monodisperse SiO 2 microspheres with three
particle sizes of 187, 245 and 274 nm synthesized via a modified Stöber method. Composite materials
PDA/SiO 2/PU were then synthesized by introducing the amorphous photonic crystals PDA/SiO 2 into
polyurethane (PU). The structure and properties of amorphous photonic crystals PDA/SiO 2 and composite
materials PDA/SiO 2/PU were characterized by FTIR, SEM, TEM, UV-Vis, DLS, contact angle meter and
universal testing machine. The results showed that the color of amorphous photonic crystals PDA/SiO 2 was
controlled by the particle size of monodisperse SiO 2 microspheres, while the color saturation could be
adjusted by the amount of PDA coated. The introduction of amorphous photonic crystals PDA/SiO 2 into PU
led to a dark red structured polyurethane with a maximum tensile strength of 40.28 MPa and a maximum
water contact angle of 113°, while gave the polyurethane structural chromogenicity and excellent
mechanical properties and hydrophobicity.
Key words: polydopamine; silicon dioxide; amorphous photonic crystals; structural color; PU; functional
materials

收稿日期：2023-01-29; 定用日期：2023-04-06; DOI: 10.13550/j.jxhg.20230045
基金项目：国家自然科学基金项目（51603117）；陕西省大学生创新创业训练计划项目（S202010708055）
作者简介：辛 华（1980—），女，副教授，E-mail：xinhua@sust.edu.cn。联系人：陈 悦（1998—），女，硕士生，E-mail：1006342077@qq.com。