低聚倍半硅氧烷在钢铁防腐环氧涂层中的应用

重点综述了多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)结构特征、引入环氧涂层的方式、对环氧涂层防腐性能的影响。POSS独特的无机核/有机壳结构,对有机基团的可裁剪性、相容性和反应性为设计具有多种功能的POSS/环氧防腐涂层提供了可能。POSS可以通过自身为主体结构或修饰其他主体结构的方式引入到环氧涂层中。POSS的引入能有效提高环氧涂层的防腐性能,其原因可能主要在于POSS纳米笼的物理填充屏蔽作用、增强环氧网络的交联致密化作用、发挥电活性特征促进稳定钝化层的形成与主动修复作用。未来应加强探索POSS引入环氧树脂的新方式,控制POSS结构的分散均匀性,深入揭示POSS与环氧树脂的相互作用机理以及寻求更多阐释POSS提高涂层防腐性能的直观证据。

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。

亚微米级高洁净度聚倍半硅氧烷微球的制备

在去离子水溶液中以甲基三甲氧基硅烷作为反应单体,通过水解-缩聚两步法合成了亚微米级聚倍半硅氧烷微球。考察了去离子水的电导率和单体pH值对水解反应时间、聚合成球时间和微球粒径的影响,以及单体氯离子含量对微球表面洁净度的影响。通过扫描电子显微镜、粒度分布测试、傅里叶变换红外光谱及热重分析对所制备微球的形貌、粒径分布、有机功能基及热性能进行了分析表征。结果表明,在去离子水电导率小于15μS/cm、单体pH值为4~5以及单体氯离子含量小于0.023 mg/L的条件下,有利于制得亚微米级的高洁净度聚倍半硅氧烷微球。

苯基乙烯基低聚硅倍半氧烷的合成及乙烯基酯树脂复合物的性能

以苯基三甲氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为原料,制备了苯基乙烯基低聚硅倍半氧烷(MPOSS),采用^(1)H-NMR,^(13)C-NMR,^(29)Si-NMR和MALDI-TOF-MS证明MPOSS段主体为完整的T10和T12笼型结构。将MPOSS用于乙烯基酯树脂(VER)制备了VER/MPOSS复合物,热重分析、差示扫描量热分析和力学性能测试表明,VER/MPOSS复合物的热稳定性和玻璃化转变温度随MPOSS比例增加而升高;相对于纯VER,添加20%的MPOSS后复合物的弯曲强度、弯曲模量和断裂力分别提高了203%,365%和200%,力学性能显著提升。极限氧指数、锥形量热、热重-红外等阻燃性能与机理研究表明,MPOSS促进了致密炭层的形成,阻止了有机挥发性产物的释放,降低了VER的热释放、烟释放和有毒气体释放量,增强了VER/MPOSS复合物的阻燃性能。综合认为,MPOSS同时提高了乙烯基酯树脂的力学性能、阻燃性能和综合性能。

低介电聚倍半硅氧烷/聚酰亚胺共聚膜的制备与性能表征

通过水解缩合法制备末端为氨基的多面体低聚倍半硅氧烷(NH_(2)-POSS),并以此多面体低聚倍半硅氧烷(NH_(2)-POSS)作为聚酰亚胺的“二胺”,混合4,4′-二氨基二苯醚(ODA),均苯四甲酸二酐(PMDA)为二酐,以原位聚合法制备二元共聚聚酰胺酸溶液(PAA)。以二分法确定了NH_(2)-POSS在共聚PAA溶液中提供的氨基比例,通过热亚胺化制备成膜。探究了不同比例下NH_(2)-POSS对共聚膜的性能影响,通过红外光谱、热重分析仪、万能试验机和宽频介电阻抗谱仪对共聚膜进行性能表征。结果表明:共聚膜具有媲美纯聚酰亚胺膜的热稳定性(545℃,5%)和力学性能(拉伸强度90~122MPa),并且具有更低的介电常数(25%POSS-PI膜,106Hz介电常数2.8)。

氧化石墨烯/多面体低聚倍半硅氧烷增强双马树脂合成及其性能表征

在酸掺杂条件下,原位合成了多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)插层氧化石墨烯(GO)的GO/POSS_(C-I)复合材料。通过SEM、XRD、IR等手段对合成材料进行表。征结果表明,大量具有核-壳结构的无机-有机杂化POSS纳米粒子插层至片层结构GO表面。在增强双马树脂固化过程中,GO/POSS_(C-I)良好分散于双马树脂基体中形成黑色均匀固化物。DMA试验结果表明,GO/POSS_(C-I)增强粒子对基体中有机碳链运动形成了显著的限制作用,提升材料热稳定性能,最佳玻璃化转变温度相比未增强双马树脂提升约127℃;同时,GO/POSS_(C-I)能够通过裂纹钝化或拨出效应,增强材料力学性能,弯曲强度和弯曲模量相比未增强双马树脂分别提升16.5%和3.4%。

低聚倍半硅氧烷基铁络合物阻燃剂的合成及改性环氧树脂

采用Kabachnik-Fields反应合成出含有邻苯二酚功能团、磷杂菲基团和笼型倍半硅氧烷结构基元的新型配体POSS-DOPO-Catechol(PDC),再与Fe^3+配位络合形成低聚倍半硅氧烷基铁络合物Fe(PDC)3,进一步加入双酚A型环氧树脂(EP)进行固化制备出EP/Fe(PDC)3复合材料。利用红外、质谱和核磁共振表征配体及络合物的化学结构;通过差示扫描量热分析、热重分析、氧指数测定、微形量热、动态力学实验等方法研究铁络合物Fe(PDC)3的引入对环氧树脂固化温度、热性能、阻燃性能、力学性能及介电性能的影响。结果表明,添加Fe(PDC)3可以降低环氧树脂的固化温度、热释放速率及总热释放量,提高残炭量、氧指数,这是由于铁络合物可以有效促进材料在高温下形成稳定性良好的致密炭层,起到隔氧隔热作用,从而在燃烧过程中阻止材料进一步燃烧。

聚倍半硅氧烷改性含氟防粘涂层的制备及性能

采用化学接枝法将聚倍半硅氧烷(POSS)引入含氟乙烯基硅油(F-VPS)中,使用含氢硅油(PMHS)作为交联剂,制得了一种POSS改性含氟防粘涂层(FPS-POSS),考察了硅−氢键(Si–H)与硅−乙烯基团(Si–Vi)物质的量比、氟单体引入量、POSS种类、POSS添加量及涂布工艺对涂层硬度、附着力、剥离力、接触角和透光率的影响。结果表明,POSS的加入能有效提高防粘涂层的各项性能。当FPS-POSS中Si–H与Si–Vi物质的量比为1.1∶1.0,氟单体含量为10%(质量分数),八乙烯基倍半硅氧烷(OVPOSS)添加量为3%(质量分数),固化温度和时间分别为120℃和5 min,涂覆次数为2次时,防粘涂层的综合性能最优,其铅笔硬度为3H,附着力为1级,水接触角为117.8°,剥离力为0.028 N/cm,透光率为88.6%。

CF表面低聚倍半硅氧烷涂层对复合材料界面性能影响

采用不同倍半硅氧烷(SSO)(YGO-SSO和Methacryl isobutyl-POSS)涂层对碳纤维(CF)改性,有效地提高了碳纤维/聚芳基乙炔(CF/PAA)的层间剪切强度(ILSS)。采用原子力显微镜(AFM)以力调制模式对CF/PAA复合材料横截面进行表面形貌和硬度分布研究,通过对硬度图像进行统计学分析得到纤维、界面相、基体相硬度分布直方图和线分布图,对不同涂层、同种涂层不同浓度改性后的复合材料界面相特性进行了比较和研究。结果表明,不同结构、不同浓度SSO涂层处理对界面的改性效果不同,含大有机官能团的笼型倍半硅氧烷(Methacrylisobutyl-POSS)的改性效果好。AFM分析直观地表明,经不同结构SSO涂层处理后CF/PAA复合材料中出现不同形貌结构、不同硬度的界面过渡层,该界面层提高纤维/树脂的粘接。

吸收剂量对多面体低聚倍半硅氧烷/聚(氨酯-酰亚胺)辐射共交联纳米复合泡沫材料的影响

以甲基丙烯酸β-羟乙酯和乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)为原料,采用一步法制得POSS/聚(氨酯-酰亚胺)纳米复合泡沫材料,研究了γ射线吸收剂量对纳米复合泡沫材料性能的影响。结果表明,在吸收剂量为50 kGy的条件下辐照,材料表现出最好的热稳定性;纳米复合泡沫材料玻璃态区的储能模量最高,损耗模量也遵循同样规律,但在75 kGy条件下损耗峰值最高。另外,吸声性能、阻燃性能和压缩强度都随着吸收剂量的增大而提高。

多面体低聚倍半硅氧烷改性PU的制备

采用多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)对聚氨酯(PU)进行改性,并对改性PU的性能进行研究。结果表明:采用超声波分散法可将POSS均匀分散在PU基体中;八乙烯基POSS对PU具有较好的补强和增韧作用,而八苯基POSS对PU的补强作用不明显。

多面体低聚倍半硅氧烷晶粒诱导的聚乳酸结晶行为及性能

通过溶液及熔融两步共混方法,用带有环氧基的多面体低聚倍半硅氧烷(EVOS)对聚乳酸(PLA)进行改性,并对复合材料的力学性能、结晶性能和相态等方面进行了表征。实验结果表明,随着EVOS的加入,PLA冷结晶温度降低,结晶和熔融温度变化不大,结晶热和熔融热下降。1%的EVOS在PLA中实现了纳米尺度的分散,随着EVOS含量增加,球晶尺寸明显增加。当EVOS的添加量为5%时,材料的拉伸强度比纯PLA增加26.2%,达到最大值。

分子内杂化纳米结构体多面体低聚倍半硅氧烷研究进展

多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)是基于化学键合作用形成的分子内杂化体系,其改性后的材料是一类具有广泛潜在应用价值的新型有机-无机杂化材料。文中介绍了多面体低聚倍半硅氧烷单体的结构、性能、单体及其衍生物的合成,以及其改性聚合物材料在航空、航天、卫生、电子等高科技领域内的应用前景。针对国内的研究现状,指出低聚倍半硅氧烷-聚合物杂化体系研究所存在的问题。

笼型多面体低聚倍半硅氧烷研究进展

笼形多面体低聚倍半硅氧烷是近年来新兴的一类真正分子水平上的有机/无机杂化纳米材料.介绍了POSS的有机无机杂化的笼形结构和相应性能,总结了通过三官能的有机硅单体水解缩聚合成POSS及其衍生物的路线及存在的低产率、高成本问题,并概述了POSS基聚合物的性能、杂化结构和制备方法,指出了POSS在各领域的应用前景,并对POSS基材料的发展趋势和有待于进一步解决的问题进行了探讨.

多面体低聚倍半硅氧烷及多面体低聚倍半硅氧烷-聚合物的研究进展

综述了多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)的结构、性质与合成方法,重点介绍了单官能团、双官能团、多官能团3类POSS可以通过共聚、缩聚、接枝、共混等多种方式引进聚合物中,形成真正的有机/无机纳米杂化材料,最后指出了POSS的发展方向。

八乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷的合成与表征

采用水解缩合法,在浓HCl为催化剂的条件下,以乙烯基三甲氧基硅烷为原料合成了八乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷,并对合成产物进行了表征;研究了反应温度、反应物的投料比对产物收率的影响。结果表明,在25℃,反应物水解缩合21 d,乙烯基三甲氧硅烷、HCl、CH3OH三者的体积比为9∶12∶200,乙烯基三甲氧基硅烷、HCl的体积分数分别为3.90%、5.43%时,产物的收率达到最高,为26.3%。

巯基-苯基聚倍半硅氧烷对甲基乙烯基硅橡胶阻尼性能的影响

为改善甲基乙烯基硅橡胶的阻尼性能,采用共混的方式引入阻尼剂巯基-苯基聚倍半硅氧烷,研究了阻尼剂的用量对甲基乙烯基硅橡胶力学性能和阻尼性能的影响。结果表明,当巯基-苯基聚倍半硅氧烷添加量为4phr时效果最佳,硅橡胶能兼顾力学性能与阻尼性能,所得改性硅橡胶的拉伸强度为5.1MPa、撕裂强度为19.7N/mm、损耗角为17.2°。

多面体低聚倍半硅氧烷改性聚合物材料研究进展

介绍了多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)的特性及POSS的3种基本制备方法,综述了POSS改性聚合物的最新研究进展(包括POSS改性聚烯烃、聚丙烯酸酯、聚酰亚胺、环氧树脂等)及POSS改性聚合物作为阻燃材料、耐热材料、光电材料、膜材料等的应用,指出了POSS材料的研究与应用前景。

多面体低聚倍半硅氧烷改性水性聚氨酯木器漆的研究

一种新型的纳米级有机/无机杂化材料——多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)引起了人们的广泛关注。向聚合物体系中加入很少量的POSS便会使复合材料的性能得到明显提高。首先利用顶角-盖帽法合成POSS,用其改性水性聚氨酯木器漆。采用FT-IR、TGA、XRD对复合材料进行表征,并且测量复合材料在室温下接触角。结果表明,POSS能够均匀地分布在漆膜中,形成有机-无机互穿网络结构。此外,POSS的加入提高漆膜的耐热性能,增加涂膜的疏水性。漆膜的机械性能除附着力外均有所提高。

多面体低聚倍半硅氧烷／氰酸酯杂化树脂固化动力学与固化工艺研究

采用非等温差示扫描量热法测试了不同升温速率下氰酸酯及氰酸酯/多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)复合材料的固化过程,分析了不同升温速率下,POSS对树脂体系固化行为的影响。运用Kissinger法和Flynn-Wall-Ozawa法对杂化树脂固化反应活化能进行了计算。结果表明,POSS对氰酸酯树脂固化具有催化作用,能显著降低树脂固化温度,含10%POSS的杂化体系固化温度可降至212℃;两种不同模型计算的活化能分别为83.30kJ/mol和85.68kJ/mol,与纯氰酸酯相比,杂化树脂的固化活化能和反应级数均有所增大。