八乙烯基笼形倍半硅氧烷(OvPOSS)的合成、表征

本实验以乙烯基三氯硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷作为前驱体,利用直接水解法合成了八乙烯基笼形倍半硅氧烷(Ov POSS),并计算了产品的收率,表征了产品的结构。两种前驱体制备的目标产物的收率分别为26.90%和12.46%,通过29Si NMR、XRD和FT-IR表征均证实产物为Ov POSS。

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。

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。

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。

笼形八聚(乙烯基)硅倍半氧烷的合成

以乙烯基三甲氧基硅烷为反应单体、甲醇为溶剂、四甲基氢氧化铵为催化剂,合成了正立方体的笼形八聚(乙烯基)硅倍半氧烷[(CH2CHSi O1.5)8]。讨论了反应温度、时间、碱的用量和乙烯基三甲氧基硅烷的浓度对成笼反应的影响。结果表明,较佳的工艺条件为:乙烯基三甲氧基硅烷与四甲基氢氧化铵的量之比为1∶3,乙烯基三甲氧基硅烷的浓度为0.0747g/mL,于室温下反应24h后再60℃下反应48h;此时产物的收率可达80%。产物分别用元素分析、FT-IR、1H NMR、13C NMR、29Si NMR进行了表征。

ABS/笼形八乙烯基硅倍半氧烷复合材料的力学性能研究

通过微型螺杆挤出成型机制备了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)/笼形八乙烯基硅倍半氧烷(OVP)复合材料,探讨了OVP和引发剂的添加对材料力学性能的影响。同时采用扫描电镜对复合材料的断面进行了观测,分析了OVP在ABS基体中的分散情况。结果表明,在未添加引发剂的复合材料中,OVP只是简单地分散于ABS基体中;而添加引发剂的复合材料OVP的表面与ABS发生了接枝反应,使得OVP在ABS中分散均匀,且增强了与基体的键合,从而提高了复合材料的力学性能。

笼形八乙烯基倍半硅氧烷改性氯化聚乙烯橡胶的性能研究

研究笼形八乙烯基倍半硅氧烷(OV-POSS)改性氯化聚乙烯橡胶(CM)的性能。结果表明:随着OV-POSS用量增大,CM胶料的硫化速度增大,硫化反应的表观活化能降低,OV-POSS改性CM胶料的硫化反应符合一级反应特征;CM胶料的拉伸强度逐步提高,拉断伸长率降低;CM胶料的储能模量、玻璃化温度和热稳定性提高。

八乙烯基倍半硅氧烷环氧化产物的表征

以过氧化氢和冰醋酸为原料对八乙烯基倍半硅氧烷(POSS)进行环氧化反应,制备了环氧乙烷基乙烯基POSS,考察了过氧化氢和冰醋酸的配比对参加反应的乙烯基数的影响。结果表明,当n(H2O2)/n(CH3COOH)为1/2时,POSS上参加反应的乙烯基平均数为1.5。环氧乙烷基乙烯基POSS相对于八乙烯基POSS具有更高的分解温度和成炭率,在质量损失率为5%时的温度为298℃,在333℃时分解基本完成,在650℃时的剩余质量分数为41%。

多乙烯基硅氧烷笼形倍半硅氧烷的合成及性能

采用三氯硅烷水解缩合法合成了含八氢基的笼形倍半硅氧烷(T8H8),并用T8H8合成了多乙烯基硅氧烷笼形倍半硅氧烷(DVS-POSS)树脂,采用FT-IR、1H-NMR、29Si-NMR等手段对其结构进行了表征;探讨了T8H8与二乙烯基硅氧烷(DVS)的加成反应。研究表明,固化的DVS-POSS具有良好的耐热性能,Td5超过530℃;DVS-POSS树脂复合材料具有优良的介电性能,在9.75MHz下,ε为3.02,tgδ为2.4×10-3。

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。

PE-LLD/乙烯基笼形倍半硅氧烷共混熔体的流变行为与力学性能

采用毛细管流变仪研究了线形低密度聚乙烯(PE-LLD)与乙烯基笼形倍半硅氧烷(E-POSS)共混物熔体的流变行为;讨论了共混物的组成、剪切应力、切变速率及温度对熔体流变性、非牛顿指数和挤出膨胀比的影响;测定了共混物的屈服应力、断裂应力和断裂伸长率对 E-POSS 含量的依赖性。结果表明,E-POSS 加入量在3%以内和实验温度低于160℃熔体的流动性随切应力增大而变好,假塑性增强,超过3%和高于160℃假塑性降低。PE-LLD/E-POSS 共混物的强度在 E-POSS 含量为3%时达到最大。

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。

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%。

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。

含八乙烯基聚倍半硅氧烷骨架的聚硅氧烷制备及其在LED封装材料中的应用

为克服聚倍半硅氧烷直接加入硅橡胶中补强时易从体系中析出这一缺点,以1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷为封端剂、氢氧化钾碱胶为催化剂、N,N-二甲基乙酰胺为促进剂,通过八乙烯基笼形聚倍半硅氧烷(OVPOSS)和六甲基环三硅氧烷(D3)开环共聚聚合反应,制备了含OVPOSS骨架、流动性良好的乙烯基聚硅氧烷,系统研究了催化剂和促进剂种类及其用量、OVPOSS和封端剂用量、聚合时间等对共聚反应的影响.将所得乙烯基聚硅氧烷与二甲基含氢硅油、铂络合物按一定配比制备了加成型硅橡胶,并尝试用于发光二极管(LED)封装,结果表明,该硅橡胶与LED支架有较好的黏结力,封装的LED具有较高的光效.

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%。

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。

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%。