笼形结构硅倍半氧烷提升聚醚复合推进剂力学和燃烧性能研究

复合推进剂研究者期望寻找能够同时提高复合固体推进剂力学性能、催化燃烧和促进铝燃烧的多功能助剂。笼形硅倍半氧烷(POSS)是一种有机-无机杂化物,本文研究了有机基团为苯基、一硝基苯基、二硝基苯基、氨基苯基的四种POSS以1wt%的含量对端羟基环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚(PET)/高氯酸铵/铝粉复合推进剂性能的影响。结果表明:四种POSS化合物,均能够提高推进剂抗拉强度和伸长率,八氨基苯基硅倍半氧烷(OAPS)效果最优;均可提高PET推进剂在3~18MPa的燃速,显著降低10.5~18MPa区间的燃速压强指数(n);均能够抑制PET推进剂中铝颗粒在燃烧过程中的团聚,明显降低凝聚相燃烧产物的尺寸,八(二硝基苯基)硅倍半氧烷(ODNPS)效果最好。

辐射波电磁脉冲模拟器笼形天线辐射特性的并行计算

考虑到辐射波电磁脉冲模拟器笼形天线尺寸过大、在单个微机上计算其辐射特性的时间过长及内存受限制,使用基于消息传递接口(MPI)平台的用于同轴线馈电的时域有限差分并行算法,并结合天线理论模拟分析了同轴线馈电的辐射波电磁脉冲模拟器双锥笼形天线在双指数脉冲电压激励下的脉冲辐射特性。并行时域有限差分计算时,整个时域有限差分计算区域的网格总数约为20亿。由计算结果分析可知:当锥半径大于3.5m后,笼形天线的半径大小对电场的上升沿和峰值的影响不大;对地面上方0.5m处的几个测试时,其上升沿、半高宽及脉冲峰值受地面反射及地面损耗的影响比较大,而对于地面上方6m处的几个测试点,除半高宽外,几个测试点的辐射场脉冲峰值及上升沿受地面影响较小;离地面越近的点,峰值减小得越快。

高张力笼形氮杂环化合物的合成

以六苄基六氮杂异伍兹烷（ＨＢＩＷ）为母体，Ｐｄ（ＯＨ）２／Ｃ为催化剂，在温和条件下，通过选择性催化氢解脱苄，使部分或全部苄基被其它官能团（如ＣＨ３Ｏ—，Ｃ２Ｈ５—，ＣＨＯ—）取代，合成了４种Ｎ－取代六氮杂异伍兹烷，并鉴定了它们的结构．这些化合物都是高张力的笼形氮杂环化合物，且均可作为合成六硝基六氮杂异伍兹烷（ＨＮＩＷ）的前体，而ＨＮＩＷ是当今最引人注目和最有军用前景的高能量密度化合物（ＨＥＤＣ）

八氨基苯基笼形倍半硅氧烷改性的双马来酰亚胺树脂

从苯基三氯硅烷出发,通过水解缩合合成八苯基笼形倍半硅氧烷(OPS),经发烟硝酸硝化得到八硝基苯基笼形倍半硅氧烷(ONPS),再经Pd/C催化还原得到八氨基苯基笼形倍半硅氧烷(OAPS),用红外光谱(IR)和核磁共振(NMR)表征了它们的结构。以溶液聚合制备了OAPS/BMI树脂,研究了OAPS含量对OAPS/BMI固化树脂热性能的影响,并考察了OAPS/BMI固化树脂的介电性能。研究结果显示:随着OAPS含量的上升,OAPS/BMI固化树脂的Tg变化不大,5%失重温度(Td5)下降。含5%质量分数OAPS的OAPS/BMI固化树脂的Tg达到429℃;Td5达到475℃,800℃残重率为51.9%;在7.95 MHz下其介电常数为2.92,tanδ为9.69×10-3。

笼形氯化氨丙基聚倍半硅氧烷/聚乳酸杂化材料的冷结晶及熔融行为

采用溶液共混法制备了不同质量分数的笼形氯化氨丙基聚倍半硅氧烷/聚乳酸(OCAPS/PLLA)杂化材料。扫描电镜和能量色散X射线分析仪研究表明,OCAPS在PLLA基体中具有良好的相容性和分散性。利用差示扫描量热仪(DSC)和X射线衍射仪(XRD)对该体系的冷结晶及熔融行为进行了研究。结果表明,OCAPS不会改变PLLA基体结晶的α晶型,但具有异相成核作用,降低了PLLA基体的冷结晶温度;随着升温速率的降低,由于晶粒熔融重结晶导致PLLA基体熔融单峰分裂成为双峰,并且OCAPS促进了PLLA的熔融重结晶过程,使晶粒结构更加完善。

笼形倍半硅氧烷NMR的研究

笼形倍半硅氧烷是一类典型的多面体有机-无机分子复合物。^(29)Si NMR是测定这类含硅化合物结构的有效方法。利用^(29)Si NMR对6种笼形八聚倍半硅氧烷的结构进行了研究,结合所得数据探讨了这类化合物中取代基电负性对^(29)Si NMR化学位移的影响。根据~1H,^(13)CNMR数据及各峰归属可以进一步判断笼形倍半硅氧烷取代基R的类型和结构。

具有笼形结构的倍半硅氧烷纳米增强剂

介绍了具有笼形结构的倍半硅氧烷纳米增强剂制备方法及其结构和功能特点,讨论了该类纳米增强剂与普通无机纳米粒子不同的性能特点及其增强机理,并对这种具有笼形结构的纳米增强剂在聚合物纳米复合材料中的应用和发展趋势作了概述.

双苯基七聚笼形倍半硅氧烷的合成与表征

通过环戊基三氯硅烷的可控水解,合成出七聚(环戊基)倍半硅氧烷三硅醇(化合物1),进一步控制反应物料配比,合成出一取代(三甲基硅氧基)七聚(环戊基)二硅醇(化合物2),化合物2与过量的苯基二甲基氯硅烷反应得到含有两个苯基官能团的笼形倍半硅氧烷(POSS)(化合物3).合成的产物分别用FTIR、1HNMR、29SiNMR方法进行了表征.结果表明通过此合成路线可得到高产率的结构清晰的双官能POSS,并提出了合成双官能POSS的新方案.

笼形氯化氨丙基聚倍半硅氧烷/聚乳酸杂化材料的制备及性能

采用溶液共混法制备了笼形氯化氨丙基聚倍半硅氧烷/聚乳酸(OCAPS/PLLA)杂化材料,研究了OCAPS对PLLA热性能和力学性能的影响。结果表明,PLLA与OCAPS之间形成了氢键,OCAPS在PLLA基体中具有良好的分散性;随着OCAPS质量分数由0增至15%,OCAPS/PLLA杂化材料的玻璃化转变温度(Tg)由54.1℃升至54.5℃,熔融温度(Tm)由149.0℃降至147.6℃,OCAPS的加入没有改变PLLA的热分解温度,但使PLLA的储能模量由2206MPa降至1203MPa。

含八氢基笼形倍半硅氧烷的双马来酰亚胺树脂

利用硅氢加成反应和烯加成反应,以八氢基笼形倍半硅氧烷(T8H8)、二烯丙基双酚A(DABPA)和双马来酰亚胺(BMI)为单体合成了改性BMI树脂,采用FT-IR、DSC、TGA分别表征了树脂的结构、固化行为及热性能。研究结果表明,T8H8-DABPA-BMI固化树脂的玻璃化转变温度达到323℃,热分解温度(5%失重,T5d)为422、800℃热分解残重率为50.7%。

笼形八乙烯基硅倍半氧烷/ABS复合材料的热性能和阻燃性

通过螺杆挤出成型法制备了笼形八乙烯基硅倍半氧烷(OVP)/ABS复合材料,采用TGA、氧指数仪和锥形量热仪研究OVP的加入对复合材料热性能和阻燃性能的影响。研究结果表明,在添加引发剂(DCP)的条件下,当乙烯基OVP含量为6.25%时,复合材料的初始分解温度由纯ABS的174℃上升到209℃;氧指数由纯ABS的17.8%上升到的21.4%;热释放速率峰值降为529 kW/m2,比纯ABS降低了近30%。采用SEM对燃烧过后的残炭进行了分析,并探讨了其阻燃机理。

笼形倍半硅氧烷/硅橡胶复合材料的性能研究

以加成型液体硅橡胶(LSiR)和笼形倍半硅氧烷(POSS)为原料制备POSS/LSiR复合材料,并对其耐热性能和微观结构进行研究。结果表明:POSS分子与LSiR发生加成反应;POSS用量为10和15份的POSS/LSiR复合材料耐热性能和抗烧蚀性能提高。

笼形八聚(羧乙基羰氨基丙基)倍半硅氧烷的合成与表征

以笼形八聚(γ-氯化铵丙基)倍半硅氧烷(OCAPS)与丁二酸酐为原料进行了酰胺化反应,合成了笼形八聚(羧乙基羰氨基丙基)倍半硅氧烷(OCPS),产率约为60%,产物易溶于DMF(二甲基甲酰胺)和DMSO(二甲基亚砜)等强极性溶剂,微溶于水,不溶于THF(四氢呋喃)和氯仿等有机溶剂,经FT-IR、1 H-NMR和29Si-NMR验证了其化学结构。利用XRD和SEM研究了其聚集态结构,结果表明,OCPS为多晶结构,在本体状态下聚集为微米级的立方体块状颗粒;EDS能谱分析表明,OCPS的各组成元素比例与理论值接近;热重分析表明,OCPS在226℃和511℃有2次较大的失重,分别对应羧基的脱除和有机取代基的分解。

以纳米笼形POSS为交联剂的PHEMA水凝胶的制备及其对诺氟沙星的缓释行为

以甲基丙烯酸β-羟乙酯（HEMA）为单体、笼形八聚（乙烯基）倍半硅氧烷（OVPS）为交联剂,通过溶液自由基聚合方法制备了一系列P（OVPS-co-HEMA）水凝胶。采用核磁共振氢谱（1 H-NMR）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、扫描电镜（SEM）、差示扫描量热仪（DSC）、热重分析仪（TG）、动态黏弹谱仪（DMA）和紫外可见分光光度计对其结构与性能进行了研究。结果表明：通过控制投料比可以调节P（OVPS-co-HEMA）水凝胶中OVPS的含量;随着OVPS投料比例的增加,水凝胶的交联密度变大,孔洞直径由10~15μm逐渐减小至5~10μm;OVPS的引入增强了水凝胶的力学强度;P（OVPS-co-HEMA）水凝胶对药物诺氟沙星具有良好的控释作用,达到释药平衡的时间为96h,累计释药率最高可达99.56%,可用于接触镜片、人工角膜和组织工程材料。

多官能度氨基苯基笼形硅倍半氧烷的合成表征及在聚碳酸酯中的应用

从合成八苯基硅倍半氧烷(OPS)出发,通过控制硝化条件制备了不同多官能度硝基苯基硅倍半氧烷(NPS),然后对NPS催化还原得到相应的多官能度氨基苯基硅倍半氧烷(APS)。利用红外、核磁、元素分析、热失重对多面体低聚硅倍半氧烷(POSS)化学结构和热性能进行了表征。元素分析发现OPS硝化时间越长,硝基越多,但是不是正比关系。红外、核磁分析给出了POSS的推测结构。热失重、扫描电镜发现氨基较多的APS在热分解过程中伴随氨基的损失有利于形成交联结构;APS与聚碳酸酯(PC)有良好的相容性,能在一定程度上提高PC的热稳定性。

八苯基取代笼形倍半硅氧烷的合成及表征

以苯基三乙氧基硅烷(PTES)为原料、氢氧化钾为催化剂,通过水解缩合法合成了八苯基取代笼形倍半硅氧烷(OPS),用傅里叶变换红外光谱、核磁共振硅谱、X射线衍射和热重分析等手段,对产物的结构进行了表征,并考察了催化剂用量、水加入量和反应时间等条件对产物收率的影响。结果表明,在严格控制水解条件下可以合成OPS;当PTES用量为28 g时,在氢氧化钾的质量分数为PTES的2%、水加入量为4 mL以及反应时间为72 h的条件下,所得OPS的收率大于80%。

笼形低聚硅倍半氧烷纳米材料及其应用

分析了笼形低聚硅倍半氧烷(POSS)单体的结构特点,评述了它的典型合成方法,介绍了最新合成路线,归纳了POSS纳米材料的基本特征,举例说明了这种无机-有机杂化材料在航空航天领域的潜在用途。指出这种新材料今后的主要发展方向是降低生产成本、研制新的功能化POSS单体、开发性能优良的POSS纳米杂化材料、探讨结构与性能之间关系以能动地设计制造POSS纳米结构材料。

笼形中馈天线的设计与优化

优化设计了一种性能良好的笼形中馈宽带天线．应用电磁场数值计算软件NEC2分析天线的增益和驻波，并将天线增益作为目标函数，通过构造合适的适应度函数利用遗传算法优化了天线的结构尺寸及阻抗匹配网络。使其在100-400MH2频带内的电特性满足驻波比小于3＋0．增益基本大于0dB．制作了天线样机．理论计算结果与测量结果吻合良好．

笼形水合物分离技术

介绍了笼形水合物的晶体结构和笼形水合物分离技术原理 ,重点对分离技术的应用领域进行综述 。

利用笼形聚倍半硅氧烷增强多壁碳纳米管在水溶液中的分散性

以笼形聚倍半硅氧烷(POSS)为物理分散剂,利用POSS与多壁碳纳米管(MWNTs)间较强的相互作用,在水溶液中对MWNTs进行分散。借助紫外吸光度对POSS分散的MWNTs浓度和稳定性进行了表征,测定了分散液的Zeta电位和离心后上清液中固体物质的质量分数,并用透射电镜观察了POSS与MWNTs间的结合情况。结果表明,POSS可以显著提高MWNTs在水溶液中的分散性,且提高程度与其有机官能团R的结构有关。在所采用的五种POSS中,八异丁基笼形聚倍半硅氧烷(POSSC)的分散效果最好。在此基础上,优化得到POSSC分散MWNTs的最佳条件,即MWNTs浓度为30mg/L,POSSC和MWNTs的质量比为1。此时,POSSC可较好地吸附在MWNTs表面对其进行分散,得到具有良好稳定性的MWNTs水分散液。该分散方法简单高效且不破坏MWNTs的完整结构,所得分散液可用于复合材料的制备。