纳米氧化锌掺杂对多孔聚氨酯薄膜表面结构和性能的影响

摘要

目的通过纳米氧化锌(nano-ZnO)掺杂制备规整有序、分布均匀的蜂窝状多孔聚氨酯薄膜,并改善多孔薄膜表面的润湿性和热稳定性。方法利用nano-ZnO的极性分子特性,以溶液共混的方式将TPU用四氢呋喃(THF)溶解,添加nano-ZnO颗粒进行混合,采用微液滴模板法固化成膜,制备不同掺杂比例的nano-Zn O/TPU多孔复合薄膜。结果 nano-ZnO的质量分数为0%~50%时,薄膜表面微孔结构呈现先有序、后无序。nano-ZnO的质量分数为10%(TPU-10)时,表面微孔排列最为致密有序,表面静态接触角(CA)达到最大,为134.5°,相比于未掺杂的多孔TPU薄膜,软段熔融温度(t_(m))、硬段软化温度(t_(g))分别升高了51、8.1℃,起始热分解温度(t_(d))降低了61.1℃。nano-ZnO质量分数为40%~50%(TPU-40、TPU-50)时,经高锰酸钾(KMnO_(4))粗化及低表面能物质全氟辛基三甲氧基硅氧烷(POTS)修饰,CA达到156°以上。结论掺杂的nano-ZnO抑制了多孔薄膜制备过程中TPU体系的微相分离,使多孔复合薄膜t_(m)、t_(g)相对于TPU-0有所升高,同时由于部分软段内部的氢键被取代,导致t_(d)降低。nano-ZnO质量分数为10%时,多孔复合薄膜表面微孔排列最规则,CA达到最大值;nano-ZnO质量分数≥40%时,薄膜通过KMn O4粗化及低表面能修饰,可获得超疏水性。