Page 89 - 《精细化工》2023年第11期

第 11 期 辛 华，等: 聚多巴胺/SiO 2 改性聚氨酯制备含结构色复合材料 ·2401·

较为平整，出现了更多的小条带和凸起，表明应力
在材料中均匀地传递，力学性能较好。由图 12c1 可
以看出，非晶光子晶体 PDA/SiO 2 -0.1c 在 PU 中出现
更大程度的团聚。由图 12c2、c3 可知，断面出现高
程度无规褶皱，同时层间产生了一定的堆积，削弱
了 PU 的一部分力学性能。
2.3.5 力学性能分析
图 13 为 PU 膜及复合材料 PDA/SiO 2 /PU 膜的应

图 11 PU 及复合材料 PDA/SiO 2 /PU 膜的水接触角 力-应变曲线，表 6 为对应的应力-应变参数。
Fig. 11 Water contact angle of PU and composite PDA/
SiO 2 /PU films

非晶光子晶体 PDA/SiO 2 在 PU 中充当了物理交
联点，形成了一定程度的交联结构。交联程度随
PDA/SiO 2 含量的增加而增加，从而当 PDA/SiO 2 的
含量由 0.6%增至 1.2%时，复合材料 PDA/SiO 2 /PU
的致密性进一步增加，膜的水接触角变大，从而疏
水性能提升。
2.3.4 SEM 分析
图 12 为 PU 膜、复合材料 PDA/SiO 2-0.1c/PU-0.6、
图 13 PU 及复合材料 PDA/SiO 2 /PU 膜的应力-应变曲线
复合材料 PDA/SiO 2-0.1c/PU-1.2 的拉伸断面 SEM 图。 Fig. 13 Stress-strain curves for PU and composite PDA/
SiO 2 /PU films

表 6 PU及复合材料PDA/SiO 2 /PU膜的应力-应变曲线参数
Table 6 Stress-strain curve parameters for PU and composite
PDA/SiO 2 /PU films
样品名称 拉伸强度/MPa 断裂伸长率/%
PU 70.60 704.72
PDA/SiO 2-0.1c/PU-0.6 35.00 132.79
PDA/SiO 2-0.1c/PU-1.2 30.39 72.51
PDA/SiO 2-0.1a/PU-0.6 40.28 157.50
PDA/SiO 2-0.1a/PU-1.2 26.88 51.67

由图 13 和表 1 可知，PU 膜的最大拉伸强度为
70.60 MPa，断裂伸长率为 704.72%。加入非晶光子
晶体 PDA/SiO 2 后，复合材料 PDA/SiO 2 /PU 膜出现
不同程度的下降，因 PDA/SiO 2 上的羟基与 PU 发生

反应而形成不同程度的交联，限制了分子链的运动，
PU（a1、a2、a3）、PDA/SiO 2-0.1c/PU-0.6（b1、b2、b3）和 导致断裂伸长率下降。交联程度不均一的结构会在
PDA/SiO 2-0.1c/PU-1.2（c1、c2、c3）；PDA/SiO 2 在 PU 中的分散
及团聚程度（b1、c1），PU 及复合材料 PDA/SiO 2/PU 断面内部 膜层受到外力作用时产生应力集中现象，导致拉伸
受力情况（a2、a3、b2、b3、c2、c3） 强度的降低。因此，复合材料 PDA/SiO 2 -0.1a/PU-1.2
图 12 PU 及复合材料 PDA/SiO 2 /PU 的拉伸断面 SEM 图 的最大拉伸强度降至 26.88 MPa，断裂伸长率降至
Fig. 12 SEM images of tensile sections of PU and composite 51.67%。由于 PDA/SiO 2 的团聚会导致 PU 内部受力
PDA/SiO 2 /PU
不均，所以应力集中现象进一步增强。当 PDA/SiO 2 -
由图 12a1~a3 可知，PU 拉伸断面的纹理规整， 0.1a 含量减至 0.6%时，复合材料 PDA/SiO 2 -0.1a/
表明 PU 结构内部受力较为均匀，整体力学性能较 PU-0.6 的最大拉伸强度回升至 40.28 MPa，断裂伸
好。由图 12b1 可知，复合材料 PDA/SiO 2 -0.1c/PU-0.6 长率回升至 157.50%。PU 在加入 PDA/SiO 2 后出现
中非晶光子晶体 PDA/SiO 2 -0.1c 呈纳米尺寸的集聚 了明显的力学性能下降，因 SiO 2 经 PDA 改性后表
体分散在 PU 中。由图 12b2、b3 可知，断面整体仍 面粗糙程度增加，表面能下降，提升了其在 PU 中