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。

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。

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。

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.

笼型倍半硅氧烷增韧环氧树脂的机理研究

为提高环氧树脂的韧性,采用氨基笼型倍半硅氧烷(POSS-NH2)改性环氧树脂。分别添加不同质量百分含量的POSS(5%、10%、20%和30%)到双酚A型环氧树脂中,经反应得到一系列杂化树脂;然后采用4,4’-二氨基二苯砜(DDS)作为固化剂固化得到含POSS的有机无机杂化材料。通过对杂化材料的冲击强度、弯曲强度进行研究,并采用SEM进行机理分析。结果表明:随着POSS含量的增加,冲击强度和弯曲强度呈先增大后下降的趋势,当POSS含量为10%时,冲击强度和弯曲强度达到最大值。SEM分析表明"裂纹钉锚"和"裂纹诱导"两种增韧机理同时存在。

笼型倍半硅氧烷环氧树脂的合成与表征

以3-缩水甘油丙氧基三甲氧基硅烷（GTMS）为原料在异丙醇（IPAP）中水解缩合制成笼型倍半硅氧烷环氧树脂（POSSEP），用红外光谱（FTIR）、^1 H—NMR、热重分析（TGA）和液相色谱-质谱联用仪（LC／MS）对其结构进行了表征。LC／MS分析结果表明，合成的笼型倍半硅氧烷环氧树脂以T-。为主，另外还含有一定量的R以及少量的T9。热重分析结果表明，笼型倍半硅环氧树脂具有良好的耐热性。在失重5％时的温度为364．5℃，在444．7℃时降解速率最快。800℃以后笼型硅环氧树脂质量基本不变，900℃时的剩余质量为40％。

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%。

聚乳酸/环氧基笼型倍半硅氧烷纳米复合材料的制备与性能研究

采用熔融共混法制备了聚乳酸/环氧基笼型倍半硅氧烷(PLA/EVOS)纳米复合材料,利用动态热机械分析(DMA)、热失重分析(TGA)和扫描电子显微镜(SEM)等表征和分析了材料的性能与结构。结果表明:EVOS的加入显著提高了材料的拉伸性能和储能模量,但对玻璃化转变温度和热分解温度无明显影响;当EVOS质量含量为0.5%时,纳米复合材料的断裂伸长率和储能模量达到最大值,分别为2.23%和7 352 MPa。

笼型倍半硅氧烷(POSS)/环氧杂化树脂体系固化反应动力学及性能研究

为了提高环氧树脂的耐热性,采用笼型倍半硅氧烷(POSS)改性双酚A型环氧树脂E51,得到有机无机杂化树脂。采用Ozawa和Kissinger两种方法研究了杂化树脂/4,4′-二氨基苯砜(DDS)体系的固化反应动力学。TGA分析表明,POSS的加入提高了E51/DDS固化树脂体系的热性能。

环氧树脂/笼型倍半硅氧烷纳米复合材料的阻燃性能与热解机理

探讨了环氧树脂(EP)/笼型倍半硅氧烷(POSS)纳米复合材料的阻燃性能与热降解机理。利用锥形量热计研究了EP以及EP/POSS的燃烧行为,发现POSS可有效降低EP的热释放速率峰值以及总热释放。热失重-红外联用测试结果表明,虽然EP与EP/POSS热裂解产物种类相似,但EP/POSS气相产物均出现在较高温度下,这是由于POSS的存在延迟了EP热解产物的释放,并且在高温下形成了稳定性良好的含硅杂化炭层。此炭层可有效阻止热量与氧传递,从而在燃烧的过程中阻止下部材料进一步燃烧。

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。

以氨基笼型倍半硅氧烷为固化剂的环氧树脂灌封胶

用笼型β-氨乙基-γ-氨丙基倍半硅氧烷(CAAPOSS)和4,4-二氨基二苯醚(DDO)为固化剂,间苯二酚双缩水甘油醚为活性稀释剂,制备了双酚-A型环氧树脂灌封胶,并研究了胶粘剂各组分从而获得了较高的物理机械性能。测定了与碳钢的粘接强度,热性能和耐老化性能。结果表明,该胶粘剂是一种热稳定性好、耐高温、粘度低的优良结构胶粘剂。

环氧基笼型倍半硅氧烷/4,4′-二氨基二苯砜体系的等温固化动力学

应用等温差示扫描量热法研究了4,4′-二氨基二苯砜(DDS)固化笼型倍半硅氧烷环氧树脂(POSSER)体系的反应动力学,测定了固化反应热,得出了不同温度下固化反应程度与反应时间、固化反应速率与反应时间的关系曲线,通过非线性拟合得到固化反应速率与反应程度的关系曲线。结果表明,固化反应在体系的玻璃化转变温度以上进行,等温固化反应遵从自催化反应机理,用Kamal方程可很好地描述不同温度下固化反应的自催化过程,拟合得到其反应动力学参数k1、k2、m、n,k1和k2对应的固化反应的表观活化能分别为79.67和59.84kJ/mol。

笼型倍半硅氧烷改性环氧树脂的制备与性能研究

以盐酸为催化剂,四氢呋喃为溶剂,KH-560为原料通过溶胶凝胶法合成含有环氧基笼型倍半硅氧烷(P-1)来改性双酚A型环氧树脂。利用红外、核磁共振和凝胶渗透色谱等手段表征了产物笼型结构。性能测试表明:5%的P-1可将热分解温度较纯环氧树脂提高74℃,残碳率由13.5%升高到26.5%。当P-1添加量为15%时,玻璃化转变温度升高到123.9℃,冲击强度达到32kJ/m2,弯曲强度达到46MPa,综合改性效果较优。

笼型倍半硅氧烷(POSS)/环氧树脂有机无机杂化材料的热性能

为了提高环氧树脂(EP)的性能,采用具有氨基官能团的笼型倍半硅氧烷(POSS)改性。首先通过POSS与EP发生化学反应,形成有机无机杂化树脂;然后固化杂化树脂,得到POSS/EP有机无机杂化材料。文中研究了杂化树脂的凝胶特性和杂化材料的热性能,包括热变性温度(HDT)、玻璃化转变温度(T_g)和高温热分解性能。研究结果表明,POSS可以使EP的凝胶时间延长;当POSS质量分数在10%以内时,杂化材料的HDT和T_g随着POSS含量增加而显著提高;POSS的引入可显著提高EP的热稳定性,EP的起始热分解温度Ti为359℃,而杂化材料EP5、EP10和EP20的T_i分别为383.97℃、389.30℃和393.27℃。

笼型β-氨乙基-γ-氨丙基倍半硅氧烷/环氧树脂的固化过程与动力学

为提高环氧树脂的热性能,用动态DSC对笼型β-氨乙基-γ-氨丙基倍半硅氧烷(POAAS)/E-51环氧树脂体系的固化过程进行研究,表明N=0.5为最佳配比,固化反应放热峰值温度Tp为82℃,反应终了温度Tf为135℃。依据Kissinger方程求得固化反应的活化能为50.26 kJ/mol,依据Crane方程得固化反应级数为1.126,固化反应动力学的数学模型为da/dt=4.08×106exp(-50255/8.314T)(1-a)1.126。

八环氧基笼型倍半硅氧烷/EP杂化材料的制备及性能研究

以三乙烯四胺(TETA)为固化剂,采用共混法制备八环氧基笼型倍半硅氧烷(G-POSS)/环氧树脂(EP)杂化材料。研究了环氧基POSS含量对杂化材料的固化反应、介电性能、力学性能及热性能等影响,并对杂化材料的微观相态结构进行了表征和分析。结果表明,G-POSS的引入提高了EP的反应活性,制备的杂化材料透明性良好,力学性能、介电性等都有所提高;且当m(G-POSS)m∶(EP)=20 1∶00时,杂化材料的介电性能、力学强度和刚性提高较为明显,且其断面形貌呈韧性断裂。其拉伸强度为67.8 MPa、断裂伸长率为3.44%、弯曲强度为116.7 MPa,与纯EP相比,分别提高了83.20%、320.13%、49.17%。

环氧基笼型倍半硅氧烷对氰酸酯树脂的增韧改性及固化反应性能研究

通过熔融共混法制备了高韧性氰酸酯树脂(CE)/八环氧基笼型倍半硅氧烷(G-POSS)杂化材料,通过傅里叶变换红外光谱分析仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和差示扫描量热仪(DSC)等方法对其结构和性能进行了表征。结果表明,G-POSS能提高CE的固化反应速率,增加材料的韧性;当G-POSS的含量为7份时,改性树脂固化物的冲击强度最高,达到23.8kJ/m2,与CE相比提高了158%。

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.