DOI: 10.3390/nano11112998

这项研究首次重点研究了静电纺丝无孔聚脲薄膜（约200μm）作为一种新型涂层的应用。将多壁碳纳米管（MWCNTs）和亲水性气相纳米二氧化硅（HFNS）作为纳米增强填料分别添加到电纺聚脲薄膜中以提高其性能。纯聚脲薄膜的拉伸强度为14MPa，伸长率为360%。在0.2%MWCNTs负载下，获得了21MPa的最高拉伸强度和402%的伸长率，而水接触角几乎保持不变（89°）。表面形态分析表明，静电纺丝过程中产生的聚脲纤维经固化结合在一起，形成无孔薄膜。纯聚脲表现出高耐热性，降解温度为380℃。使用0.2%MWCNTs和0.4%HFNS增强后，其降解温度升高约7℃。添加0.2%MWCNTs后储能模量增加了42MPa，这表明聚脲纳米复合薄膜具有优异的粘弹性。以文献中的防腐聚合物涂层为基准进行研究，结果表明可以生产出具有坚固强度以及良好弹性和热性能的无孔聚脲涂层。总体而言，电纺聚脲涂层是热交换和电线用柔性防腐涂层的理想选择。

图1.聚脲纳米复合薄膜的制备过程。（a）溶液制备；（b）静电纺丝工艺。

图2.聚脲和聚脲纳米复合薄膜的透明度。

图3.聚脲和聚脲纳米复合材料的拉伸强度。

图4.聚脲和聚脲纳米复合薄膜的断裂伸长率。

图5.样品的工程应力-应变表明聚脲和聚脲纳米复合材料的最高拉伸强度，（a）负载前的链排列，（b）弹性变形期间的链运动，（c）塑性变形期间硬域的断裂和（d）聚脲链断裂。

图6.用于生产聚脲的组分A和B的FTIR光谱。

图7.（a）PU以及MWCNT负载分别为0.2%、0.4%、0.6%和1%的纳米复合薄膜，（b）N-H带，（c）C-H带和（d）羰基带的FTIR光谱。

图8.（a）PU以及HFNS负载分别为0.2%、0.4%、0.6%和1%的纳米复合薄膜，（b）N-H带，（c）C-H带和（d）羰基带的FTIR光谱。

图9.PU和纳米复合薄膜从0秒到270秒的水接触角。

图10.纯PU和PU-0.2%MWCNT在水接触角实验中0秒时的液滴外观。

图11.纯PU的FE-SEM显微照片。（a）×600下的表面形态，（b）×450下的侧视图形态，（c）×600下的拉伸断裂表面，和（d）×1000下的拉伸断裂表面。

图12.PU-0.2%MWCNT的FE-SEM显微照片。（a）×800下的表面形态，（b）断裂前的横截面形态，（c）×250下的拉伸断裂表面，（d）×10k下断裂表面的断裂线。

图13.×150下负载（a）0.2%MWCNTs，（b）0.4%MWCNTs，（c）0.6%MWCNTs和（d）1%MWCNTs的PU表面。

图14.×800下负载（a）0.2%HFNS，（b）0.4%HFNS，（c）0.6%HFNS和（d）1%HFNS的PU。（e）PU-0.4%HFNS放大300倍的断裂表面。

图15.（a）PU、（b）PU-0.2%MWCNT和（c）PU-0.4%HFNS薄膜的热重曲线。

图16.（a）PU、PU-0.2%MWCNT和PU-0.4%HFNS薄膜的储能模量、（b）损耗模量和（c）tan（δ）与温度的函数关系。