八氯丙基多面体低聚倍半硅氧烷的合成与表征

以工业化的γ-氯丙基三甲氧基硅烷为原料,在浓盐酸为催化剂的条件下制备了八氯丙基多面体低聚倍半硅氧烷(OCPS)。研究了反应温度、反应物的投料比对产物收率的影响。得到了最佳合成产物的条件:在40°C的反应温度下,水解缩合20天,γ-氯丙基三甲氧基硅烷、浓盐酸、甲醇的体积比为5∶4∶100时产率最高,达到28.5%,并对产物结构进行了1HNMR1、3CNMR2、9SiNMR、FT-IR、GPC表征。

八聚(γ-氨丙基)倍半硅氧烷盐酸盐对PBO纤维抗紫外改性

选取八聚(γ-氨丙基)倍半硅氧烷盐酸盐作为抗紫外剂,用于PBO纤维浸轧-焙烘法抗紫外改性,通过改变多聚磷酸预处理和氨基POSS改性工艺条件,发现纤维表面引入笼型POSS后,可以显著提高纤维的抗紫外性能,得到理想改性条件为:POSS用量6 g/L,改性温度230℃,改性时间2 min,溶液酸碱值p H值为8。结合氨基POSS溶液对紫外光的选择性吸收特性,比较了纤维改性前后和紫外光照射前后的单纤强力、超分子结构、表面形态和阻燃等性能,证实了氨基POSS在紫外光照射过程中能够有效保护纤维的基本结构。

八聚(γ-氨丙基)倍半硅氧烷对芳纶纤维的抗紫外接枝改性

利用氨基与酰氯反应生成酰胺键的原理,采用硫酸预处理和酰氯化反应,得到带有酰氯基的对位芳纶纤维,通过与氨基POSS反应,使对紫外光有选择性吸收的八聚氨基POSS通过酰胺键与纤维连接,从而提高了纤维的抗紫外性能,其理想改性条件为:硫酸浓度70%,处理温度80℃,处理时间10 h。通过对接枝改性后和紫外光照射后纤维的结构表征和性能测试,发现该接枝改性工艺不仅较好保持了纤维的基本结构和热稳定性,而且证实了能够使对位芳纶纤维获得了永久的抗紫外性。

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。

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。

笼型八聚(γ-氨丙基)硅倍半氧烷盐酸盐的合成与表征

在盐酸催化下,将γ-氨丙基三乙氧基硅烷在甲醇溶液中水解缩合,合成出笼型八聚(γ-氨丙基)硅倍半氧烷盐酸盐;并用四氢呋喃作沉淀剂将产物沉淀出来。利用红外、核磁和差热分析等对其结构和性质进行了表征,讨论了反应温度、反应时间、盐酸和四氢呋喃用量对反应产率的影响。结果表明,较佳合成工艺为:γ-氨丙基三乙氧基硅烷用量15mL,甲醇用量360mL,盐酸用量30mL,四氢呋喃用量250mL,在90℃下反应18h;产物熔点为412.65℃。

多乙氧基POSS的合成及在RTV硅橡胶中的应用

以乙烯基三甲氧基硅烷为原料,制备了八乙烯基笼型倍半硅氧烷(OvPOSS);再与γ-巯丙基三乙氧基硅烷(KH 580)进行巯基-烯点击反应,合成八聚(三乙氧基硅丙巯基二亚甲基)笼型倍半硅氧烷(POSS-TEOST);将POSS-TEOST加入室温硫化(RTV)硅橡胶中,考察了其用量对RTV硅橡胶性能的影响。采用1H/13C/29Si NMR、FT-IR等对POSS-TEOST进行了表征,并研究了POSS-TEOST用量对RTV硅橡胶热性能、力学性能、硬度的影响。结果表明,在OvPOSS与KH 580的量之比为1∶8时,OvPOSS上8个乙烯基全部与巯基进行了反应;随着POSS-TEOST用量的增加,硅橡胶的热性能大幅度提升,氮气氛围中最大分解温度提高了75℃,在空气氛围中最大分解温度提高了124℃;此外,硅橡胶的拉伸强度和硬度分别提高了78%和55%。

POSS/PA66纳米复合纤维的制备及性能研究

以间氯过氧苯甲酸与八乙烯基笼形倍半硅氧烷(POSS)反应制得的八乙烯基POSS环氧化产物为原料,采用熔融纺丝工艺制备POSS/PA66纳米复合纤维,借助FTIR、TG、FE-SEM和DSC测试方法对八乙烯基POSS环氧化产物和POSS/PA66纳米复合纤维进行表征。结果表明:将间氯过氧苯甲酸与八乙烯基POSS进行反应,可以使部分乙烯基团发生环氧化反应,生成的八乙烯基POSS环氧化产物具有良好的耐热性能。采用熔融纺丝工艺制备的POSS/PA66纳米复合纤维,POSS均匀分散在复合纤维中,纤维的热性能如熔融温度和起始分解温度都有所提高,同时纤维的力学性能也得到改善。

海藻酸钠/POSS有机-无机杂化中空微囊的制备与性能

以一种水溶性的阳离子型多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)代替传统的氯化钙凝固浴,通过滴制法与海藻酸钠(SA)制备了SA/POSS有机-无机杂化微囊,并对其结构与性能进行了表征。FT-IR、XRD、SEM、TG及溶胀实验结果表明:POSS和SA之间存在较强的静电作用力,POSS的引入降低了SA分子排列的有序性,SA/POSS有机-无机杂化微囊为非晶态结构。微囊的外壁最为致密,从外到内结构逐渐变得疏松直至内部中空;微囊的热稳定性优于海藻酸钠。SA/POSS中空微囊在去离子水和HCl溶液中很快达到溶胀平衡,平衡溶胀比分别为17.2%~33.1%和15.9%~20.3%;而在PBS缓冲液中会破碎直至溶解。

POSS星型聚合物对PMMA复合凝胶聚合物电解质性能的影响

为了提高凝胶聚合物电解质(GPE)的离子传输性,以低聚倍半硅氧烷(POSS)为核,臂结构为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),臂聚合度不同的八臂星型聚合物(POSS-(PMMA3)8、POSS-(PMMA6)8、POSS-(PMMA9)8)为改性剂,分别与PMMA共混制备复合GPE,研究了POSS星型聚合物臂结构对复合GPE电性能影响的规律.结果表明,POSS星型聚合物的引入,使得复合GPE的电导率较纯PMMA基GPE均有显著提高,其中臂聚合度较小的POSS-(PMMA3)8复合GPE在室温的电导率最大,比纯PMMA基GPE提高了3.5倍.分析了该星型聚合物不同含量以及锂盐浓度等对复合凝胶聚合物电解质的影响,发现锂盐浓度在凝胶体系中为0.6 mol/L,该星型聚合物含量为聚合物基体15 wt%时,复合凝胶聚合物电解质电导率最大为2.73×10-4S/cm.研究了温度对复合凝胶聚合物电解质离子传输性能的影响规律,发现其离子传输规律符合Arrhenius方程.在此基础上,提出了该凝胶电解质体系的离子传输微观结构模型.

PLA-g-GMA/Ope-POSS/PLA复合材料的制备与性能

为了制备具有优异强度与韧性的聚乳酸(PLA)复合材料,首先,将八聚(丙基缩水甘油醚)倍半硅氧烷(Ope-POSS)纳米粒子引入PLA中,并加入PLA接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(PLA-g-GMA)作为增容增韧组分;然后,通过熔融共混法制备了PLA-g-GMA/Ope-POSS/PLA复合材料;最后,通过对复合材料形态结构、热性能、力学性能及疏水性的表征分析了Ope-POSS纳米粒子及PLA-g-GMA的加入对PLA复合材料性能的影响。结果表明:PLA-g-GMA的加入对Ope-POSS纳米粒子具有良好的增容效果,可使得Ope-POSS纳米粒子在复合材料中均匀分散;随着良好分散的Ope-POSS纳米粒子的数量增加,PLA复合材料的强度、热稳定性及疏水性均得到明显的提高,韧性也随PLA-g-GMA含量增加而得到改善;当PLA-g-GMA和Ope-POSS纳米粒子含量分别为PLA的4wt%和3wt%时,PLA-g-GMA/Ope-POSS/PLA复合材料性能最佳。所得结论为POSS杂化PLA复合材料的深入研究提供了理论指导。