多胺桥联聚倍半硅氧烷/壳聚糖蛇-笼型复合材料的制备及其对Au(Ⅲ)的吸附性能研究

本研究以3-氯丙基三甲氧基硅烷(CPTS)、乙二胺(EDA)和二乙烯三胺(DETA)为原料,制备两种单体B-DETA-m和B-EDA-m,然后将桥联单体与不同比例壳聚糖(CTS)反应,合成了EDA/CTS和DETA/桥联聚倍半硅氧烷(BPS)两个系列蛇-笼型复合材料。对复合材料进行了红外光谱、比表面积及孔隙度分析、扫描电镜等表征,考察了复合材料对Au(Ⅲ)的吸附性能。结果表明,CTS的加入能够有效提高材料的吸附性能,其中拥有较丰富孔隙度和较大比表面积的EDA/CTS-30和DETA/CTS-30对Au(Ⅲ)吸附能力最强。本研究为含CTS和BPS的新型吸附剂、色谱柱等材料的研发提供了理论依据,可应用于污水处理,对后续环境治理研究具有积极意义。

八苯基笼型聚倍半硅氧烷在硝胺发射药中的缓蚀特性

为研究新型有机硅材料八苯基笼型聚倍半硅氧烷(OPS)在发射药中的缓蚀特性及作用机理,制备了OPS含量分别为2%、5%、8%的硝胺发射药以及不含OPS的硝胺发射药对照样。通过差示扫描热量热仪(DSC)研究了OPS与硝胺发射药组分的相容性,采用氧弹量热仪、密闭爆发器、半密闭爆发器分别研究了发射药的能量性能、燃烧性能以及烧蚀特性,通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)表征烧蚀管内壁表面的微观结构、元素分布和产物组成。结果表明,OPS与硝胺发射药组分相容;OPS会降低发烧药的爆热、最大压力和火药力;随着OPS含量的增加,硝胺发射药降烧蚀率逐渐增大,缓蚀效果逐渐增强,当OPS含量为5%和8%时,降烧蚀率分别为23.9%、36.0%。对烧蚀管内壁表面裂纹、产物及其分布情况的分析表明,OPS在高温条件下生成的SiO2均匀分布在管壁内层,形成了具有优异热阻特性的保护层,降低了高温燃气、固体颗粒对管壁的侵蚀与冲刷作用,实现高效缓蚀。

温度和掺杂含量对有机硅弹体/八乙烯基-笼型倍半硅氧烷纳米复合材料绝缘性能的影响

为了研究温度和掺杂含量对有机硅弹体/八乙烯基-笼型倍半硅氧烷(SE/OV-POSS)纳米复合材料绝缘和热学性能的影响,该文制备了纯有机硅弹体及不同掺杂含量的SE/OV-POSS纳米复合材料,对材料进行了SEM断面形貌表征、傅里叶红外光谱测量、热重分析、交联度实验、热刺激去极化电流测试、不同温度下介电谱和直流电导率测量,以及不同电场强度下的量子化学计算,分析了掺杂含量对SE/OV-POSS纳米复合材料交联网络的影响,以及温度对纳米复合材料电荷传输的作用机制。结果表明:掺杂质量分数为3%的OV-POSS可以与有机硅弹体基体形成密集的交联网状结构,有效抑制基体分子长链段发生介电弛豫运动,使纳米复合材料的热分解温度、交联度、α弛豫温度和陷阱能级显著增大;在20℃和120℃下,OV-POSS的未反应乙烯基和无机内核在纳米复合材料中分别起到深电子陷阱和深空穴陷阱作用,阻碍电极注入的载流子在材料内部传输,导致纳米复合材料的直流电导率小于纯有机硅弹体;然而在220℃下,纳米复合材料内部的大量热电子激发导致其绝缘特性的劣化。上述研究结果表明,适量掺杂的OV-POSS可以有效提升有机硅弹体在20℃和120℃下的绝缘性能。

乙烯基笼型倍半硅氧烷/聚丙烯纳米复合材料热降解动力学

用热重分析(TGA)法研究了乙烯基笼型倍半硅氧烷(V-POSS)/聚丙烯纳米复合材料的热降解动力学。采用Kim-Park,Flynn-Wall-Ozawa和Friedman三种方法计算了共混物的降解反应活化能,结果说明,当V-POSS加入质量分数分别为4%、8%、12%和16%、升温速率为5℃/min时材料热降解起始温度分别提高了27.1℃、29.3℃、52.6℃和66.9℃,热降解反应活化能E_a提高了10 kJ/mol～50 kJ/mol,反应级数n也随V-POSS加入量增多有所提高,材料热稳定性得到了改善。

二步法合成乙烯基八聚笼型倍半硅氧烷

采用正硅酸乙酯和四甲基氢氧化铵为原材料,合成了八聚四甲基铵基笼型倍半硅氧烷;采用二甲基乙烯基氯硅烷对其进行乙烯基取代,得到含乙烯基的八聚笼型倍半硅氧烷。采用核磁共振硅谱29Si-NMR、红外光谱IR和凝胶渗透色谱GPC对其结构进行了分析。

笼型聚倍半硅氧烷在聚合物改性领域的应用

笼型聚倍半硅氧烷(POSS)是一种兼具有机和无机特性的杂化材料,不仅熔点高、密度低、介电性能好,而且还具有耐热、耐压、阻燃和高硬度等优点。凭借出色的性能,POSS被广泛应用于聚合物改性。介绍了POSS的基本结构,并从耐热性能、力学性能和介电性能这三方面对POSS改性聚合物进行综述。最后,对未来POSS的重点研究方向进行展望。

笼型倍半硅氧烷聚合物/骨胶复合地膜的制备及性能

首先以八乙烯基笼型倍半硅氧烷(POSS-Vi)和乙烯基类单体为原料,采用自由基聚合法制备含有环氧基、酯基和羧基的多支化POSS聚合物;红外分析(FT-IR)、X射线衍射分析(XRD)和透射电镜(TEM)结果表明,POSS在聚合物中保持完整的笼型结构,直径在90 nm左右。然后采用POSS聚合物改性骨胶,制备POSS聚合物/骨胶复合薄膜,通过FT-IR、XRD和扫描电镜(SEM)对其结构形貌进行表征,同时考察了其作为地膜的相关性能。结果表明,POSS聚合物的环氧基与骨胶氨基发生了开环反应,改变了骨胶的非晶态结构。与骨胶膜相比,当POSS聚合物质量分数为25%时,复合薄膜的断裂伸长率提升了83.4%,在可见光区域的透光率平均降低了19.5%,水蒸气透过率下降了17.3%。其对土壤不仅能够起到保墒保温作用,而且在自然土壤中埋藏60 d即可降解82.98%。

八乙烯基笼型倍半硅氧烷的合成

以乙烯基三甲氧基硅烷为原料、乙酸乙酯为溶剂、盐酸为催化剂,通过水解缩合反应合成了八乙烯基笼型倍半硅氧烷(八乙烯基POSS),产率为33.29%。通过红外、核磁、质谱等方法对产物的结构进行了表征;探讨了反应条件。结果表明,最佳实验条件为:20 mL乙烯基三甲氧基硅烷,200 mL乙酸乙酯,30 mL盐酸,70 mL去离子水,反应温度为20℃,反应时间为4天。

笼型单乙烯基倍半硅氧烷的合成及表征

用环戊基三氯硅烷合成不完全缩合三羟基硅氧烷[(C5H9)7Si7O9(OH)3],再以乙烯基三氯硅烷和不完全缩合三羟基硅氧烷为原料,以四氢呋喃和三乙胺为混合溶剂,通过"顶角-戴帽"反应合成了笼型单乙烯基倍半硅氧烷,即1,3,5,7,9,11,13-七环戊基-15-乙烯基笼型倍半硅氧烷(VinylPOSS)。利用FTIR、1H NMR、29Si NMR、13C NMR、元素分析、WAXD和TGA表征了VinylPOSS的结构及热稳定性。研究结果表明Vinyl-POSS的产率随着反应时间的增加而提高,当反应时间为10 h时,产率高达90%;其在弱极性溶剂中具有较好的溶解性,5%失重温度为283℃,800℃残留率为56%,具有较高的热稳定性。研究了VinylPOSS和高含氢硅油(HHSF)的反应性,结果表明VinylPOSS能与含氢硅油发生α、β加成反应,且以β加成为主。

含笼型倍半硅氧烷的丙烯酸酯芯壳聚合物的合成及在改性聚氯乙烯中的应用

合成了具有不同甲基丙烯酰氧丙基笼型倍半硅氧烷(MAP-POSS)含量和不同芯壳比的丙烯酸酯芯壳聚合物(ACR)树脂,并用透射电子显微镜研究了ACR乳胶粒子的形态;用动态力学谱仪研究了聚氯乙烯(PVC)/ACR共混物的动态力学性质;测试了PVC/ACR共混物的塑化行为和力学性能。结果表明,MAP-POSS在ACR芯中参与接枝和交联反应;MAP-POSS加入量为单体质量5%和10%时,壳层有最高的玻璃化转温度;芯/壳比为1∶1时,ACR粉末效果较好;PVC/ACR共混物材料塑化时间随ACR的含量增加而缩短,而塑化扭矩增大;ACR加入量为m(ACR)/m(monomer)=11/100时共混材料具有最大的冲击强度,较未加时提高了72.9%,比不含增塑剂的纯PVC提高了3.41倍。

接枝法制备聚苯乙烯/笼型倍半硅氧烷复合材料

以工业级的3-氯丙基三氯硅烷和七聚(苯基)倍半硅氧烷三硅醇钠为原料,通过顶端封角法合成了含有一个3-氯丙基、七个苯基的单官能团POSS(3-氯丙基POSS),并以其作为聚苯乙烯的添加剂,采用化学接枝的方法制备POSS/PS复合材料。利用傅立叶转变红外光谱(FT-IR)、核磁共振(~1H-NMR ^(29)Si-NMR)和X-射线衍射(XRD)技术对中间产物和笼型倍半硅氧烷(POSS)/聚苯乙烯(PS)的结构及组成进行了表征。研究表明,POSS分子能成功地接枝到聚苯乙烯主链上,且POSS分子以分子级水平均匀分散在聚苯乙烯基体中。

双(环戊二烯基)二氯化锆催化合成乙烯-笼型倍半硅氧烷杂化共聚物及其结构表征

通过双(环戊二烯基)二氯化锆(Cp2ZrCl2)催化剂和改良的甲基铝氧烷(MMAO)助催化剂,合成了无机-有机杂化共聚物.研究了2种具有不同单乙烯基反应基团的笼型倍半硅氧烷(POSS)与乙烯的聚合.对共聚产物的结构、热力学性质、分子量及其分布等进行了研究.共聚单体(POSS)的插入率在0.01%～0.30%之间,随着共聚单体在共聚物中摩尔分数的增大,聚合物的熔点和熔解热降低.共聚物的热重分析结果显示,乙烯-POSS共聚物拥有更高的热分解温度以及较高的热分解残留量.随着POSS的加入,聚合物的分子量明显提高,聚合物的分子量分布变宽.

八乙烯基聚倍半硅氧烷增强的加成型模具硅橡胶的制备

以乙烯基三氯硅烷为原料,制备了笼型八乙烯基聚倍半硅氧烷(OVS);然后以OVS为改性剂、四甲基氢氧化铵碱胶为催化剂和乙烯基封端二甲基硅油为基体,采用调聚反应法制得了OVS改性乙烯基硅油;最后将OVS改性乙烯基硅油与二甲基含氢硅油、铂催化剂按比例混合均匀后,制得加成型模具硅橡胶。研究结果表明:当n(硅氢)∶n(硅乙烯基)=1.6∶1.0、真空脱泡30 min、w(OVS)=16%(相对于硅油质量而言)、100℃调聚反应6 h、80℃硫化2 h时,所得加成型模具硅橡胶的邵A硬度为25~35、拉伸强度为3.0~4.2 MPa和断裂伸长率为310%~400%,完全满足使用要求,并且克服了普通硅橡胶硬度低、强度低等缺点。

负离子聚合法合成笼型聚倍半硅氧烷双端基官能化聚苯乙烯及其表征

采用氯丙基七异丁基多面体低聚倍半硅氧烷为封端剂,通过负离子聚合法合成了笼型聚倍半硅氧烷(POSS)双端基官能化聚苯乙烯(POSS-PS-POSS)。采用核磁共振波谱和液相凝胶渗透色谱对POSS-PS-POSS的结构和相对分子质量及其分布进行了表征,证明了POSS与聚苯环乙烯基锂发生了封端反应生成POSS-PS-POSS。同时考察了调节剂和封端剂的用量、封端温度和时间、聚苯乙烯的数均分子量对封端效率的影响。结果表明,当四氢呋喃与双丁基锂的摩尔比为5.0/1.0、封端剂与双丁基锂的摩尔比为1.1/1.0、反应温度为60℃、反应时间为50 min时,封端效率最高。

汽车抗污染用笼聚倍半硅氧烷改性丙烯酸-聚氨酯清漆的制备及性能

随着汽车工业的高速发展,对其漆膜的性能要求也不断提高,其中抗污染性能是非常重要的方面.该研究使用“巨型”笼聚倍半硅氧烷(polyhedral oligomeric silsesquioxane,POSS),采用自由基聚合法将烯丙基七异丁基-POSS等单体合成POSS改性丙烯酸树脂,得出烯丙基七异丁基POSS最佳含量为5.0 PHR,GPC确认Mn为2626,Mw为3763,PDI为1.438.确定POSS改性丙烯树脂为6%、氨基-POSS为1%为最佳量,制备的POSS改性丙烯酸-聚氨酯2K清漆,接触角达96°,远高于竞品.清漆涂膜表面粗糙度由4 nm提升到12 nm左右,提升幅度约200%.耐污染性能提升了50%以上.制备的清漆涂层具有模拟荷叶表面微纳米结构,明显提升了清漆的抗污染性,同时保持了现有清漆的综合性能.

乙烯基笼型倍半硅氧烷在不饱和聚酯绝缘漆中的应用

中船重工第712研究所的许曼等人选用乙烯基笼型倍半硅氧烷（POSS）为添加剂，与自制的改性不饱和聚酯绝缘漆进行反应固化，并对其固化产物性能进行分析。结果表明，当乙烯基POSS添加量较低时，改性不饱和聚酯绝缘漆的力学性能明显提高；

八乙烯基笼型倍半硅氧烷的合成及其对硅橡胶性能的影响

通过乙烯基三乙氧基硅烷在酸催化下的水解缩合合成了八乙烯基笼型倍半硅氧烷(OVPOSS),并将其与白炭黑(SiO_2)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行溶液共混,制得OVPOSS/SiO_2/PDMS复合材料,表征了OVPOSS及其在PDMS中的分散状况,研究了PDMS复合材料的拉伸性能和热稳定性。结果表明,制得的OVPOSS带有8个乙烯基,且其8个硅原子处于单一化学环境的稳定结构;OVPOSS在PDMS中分散良好,没有发生团聚现象;OVPOSS的加入提高了PDMS复合材料的拉伸应力、扯断伸长率、拉伸模量和热稳定性。

笼型八乙烯基倍半硅氧烷的合成及结晶行为研究

以乙烯基三乙氧基硅烷为原料,在酸催化下通过水解缩合反应,合成了八乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷(OVPOSS)。采用红外、核磁和X射线衍射等分析手段对产物进行了表征,研究了OVPOSS在四氢呋喃(THF)溶剂中的结晶情况。结果表明,合成产物为笼型OVPOSS。OVPOSS的THF溶液放在30℃的开放体系中结晶时,晶体的形貌为树枝状;放在20℃的开放体系中结晶时,晶体的形貌为锥形;放在20℃的封闭体系中结晶时,晶体的形貌为方形。结晶过程中OVPOSS晶体的晶胞参数没有发生改变,晶体的初始分解温度(质量损失率为5%时)为270℃。

八乙烯基笼型倍半硅氧烷环氧化产物的合成与表征

以八乙烯基笼型倍半硅氧烷(OVPOSS)为原料,3-间氯过氧苯甲酸(m-CPBA)为氧化剂,制得含环氧基团的乙烯基笼型倍半硅氧烷,利用红外光谱及核磁光谱对其结构进行了表征,并研究了八乙烯基笼型倍半硅氧烷环氧化产物在三氯甲烷中的紫外光谱行为。

笼型八聚环己基倍半硅氧烷的合成及表征

以甲基异丁基甲酮和无水乙醇为混合溶剂,浓盐酸为催化剂,环己基三乙氧基硅烷水解缩聚高产率地合成了笼型八聚环己基倍半硅氧烷.讨论了影响反应的各个因素,得到了反应的最佳条件,当单体浓度为0.45mol/L,水和催化剂的用量与单体的摩尔比约为3左右时,反应具有较高的产率,且高温有利于八聚体的形成和缩短反应时间.合成化合物用元素分析、FTIR、1H1、3C、29S i NMR和MS进行了表征,证实其结构式为(c-C6H11)8S i8O12.热性能分析结果表明该化合物具有较高的热稳定性.