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。

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%。

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.

聚倍半硅氧烷基重金属离子吸附剂的设计合成及性能研究

以八乙烯基聚倍半硅氧烷(POSS-Vi8)、2-巯基-1,3,4-噻二唑(MTD)和2-巯基-5-甲基-1,3,4-噻二唑(MMTD)为原料,采用巯-烯点击化学反应制备了两种重金属吸附剂。通过扫描电镜、热重分析研究了POSS-噻二唑材料结构与性能,初步探究其吸附常见重金属离子的应用机理。为探寻POSS-噻二唑材料对Cu2+的吸附过程及其机理,通过Langmuir等温吸附模型对该吸附过程参数进行拟合。结果表明,该吸附过程主要为化学吸附且为单分子层吸附,该类吸附材料对Cu2+在常见污水酸性条件下仍体现出较好的吸附性能,具有热稳定性好、吸附速度快和吸附性能较稳定等特点。 。

笼型倍半硅氧烷(POSS)基多含氟支链共聚物的制备及其在棉织物上的应用

以季戊四醇为原料,经4步合成了含三条全氟烷基链的丙烯酸酯单体,并以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,与八乙烯基笼型倍半硅氧烷(Ov-POSS)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)进行自由基溶液聚合获得POSS基含氟共聚物。经核磁共振(~1H-NMR、^(19)F-NMR、^(13)C-NMR)、红外光谱(FT-IR)、元素分析、扫描电子显微镜(SEM)和热重分析(TGA)等进行确证和表征。通过调节3种单体配比,可以获得具有超疏水性、良好疏油性的共聚物(Ov-POSS质量分数10%,MMA与含氟单体摩尔比为4:1),经其处理过的棉织物的对水接触角能够达到156°,对色拉油接触角为124°。

笼型倍半硅氧烷(POSS)的合成及应用进展

综述了POSS的合成和研究进展,介绍了POSS改性聚合物材料的基本特点、机理和最新应用进展,并对POSS在低介电常数材料中的应用进行了回顾。

笼型聚倍半硅氧烷(POSS)对聚合物的改性

笼型聚倍半硅氧烷(Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes,POSS)是一种新型的纳米级无机填料,因其特殊的结构,能显著的改善聚合物的耐热性能和力学性能。本文描述了POSS的合成与结构,重点介绍了近年来利用化学共聚和物理共混两种方法将POSS应用于几种聚合物的改性研究综述。

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.

笼型聚倍半硅氧烷(POSS)改性聚氨酯的研究进展

介绍了笼型聚倍半硅氧烷(POSS)的结构特征及性能特点,利用其与聚合物间良好的相容性,可以将带有一个或多个反应性基团的POSS经物理混合或化学键合等方式,在聚氨酯体系内形成侧链型、线型和星型结构,从纳米尺寸上实现对材料的设计及改性,以改善聚氨酯材料本身在耐热性、耐水性和耐候性等方面的不足。最后对POSS在聚氨酯材料领域的应用进行了展望。

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。

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。

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。

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。

笼型八聚（二甲基硅氧基）倍半硅氧烷的合成及其对硅橡胶复合材料性能的影响

将实验室自制的笼型八聚(二甲基硅氧基)倍半硅氧烷作为乙烯基硅橡胶的交联剂,再添加补强填料白炭黑和耐热填料纳米Fe2O3,制备出一种耐高温硅橡胶复合材料。通过傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振氢谱仪对笼型八聚(二甲基硅氧基)倍半硅氧烷进行结构表征。结果表明,当乙烯基硅油中Si-Vi与笼型八聚(二甲基硅氧基)倍半硅氧烷交联剂中Si-H的摩尔比为1∶1,白炭黑质量分数为20%,硅树脂质量分数为10%,纳米Fe2O3质量分数为8%时,硅橡胶复合材料的耐热温度达到470.68℃,剪切强度可达到0.92MPa,拉伸强度为0.99MPa。

立方笼型倍半硅氧烷稳定的乳液聚合及其Pickering效应

以立方笼型八甲基丙烯酰氧丙基倍半硅氧烷(CMSQ-T8)纳米粒子为稳定剂,苯乙烯(St)为聚合单体,在添加少量有机乳化剂十二烷基磺酸钠(SDS)的条件下制备了稳定的聚苯乙烯/立方笼型倍半硅氧烷(PS/CMSQ-T8)乳液。利用透射电子显微镜、动态光散射仪、傅里叶变化红外光谱分析和热重分析等对乳液微球的粒径和结构进行了表征,并研究了CMSQ-T8含量对微球粒径和乳液稳定性的影响。结果表明,PS/CMSQ-T8乳液粒径均一,乳液胶粒具有明显的核壳结构,且粒径和Zeta电位随CMSQ-T8含量的增多呈先减小后增大的趋势。CMSQ-T8位于PS表面形成壳层,起到稳定乳液的作用,具有Pickering效应,且可能与核壳界面处的苯乙烯发生了共聚而增强乳液的稳定性。

笼型低聚倍半硅氧烷/硅橡胶复合材料的制备及性能进展

利用笼型低聚倍半硅氧烷(POSS)对聚合物进行改性,已经成为近年来高分子材料领域的研究热点。其中,将POSS作为功能填料引入硅橡胶,制备POSS/硅橡胶复合材料,是有机硅材料改性的重点方向。与其他填料相比,POSS具有独特的有机-无机杂化结构,同时具备纳米级尺寸且粒径均一,可以在聚合物基体中达到分子水平的分散。POSS的这些优点使硅橡胶材料的性能进一步优化,可大大拓宽其应用范围。POSS所具有的类似SiO 2的笼型内核,赋予其较高的耐热性和优良的力学性能。因此,POSS的引入对硅橡胶材料的热稳定性能和力学性能的影响尤其显著。近几年,随着具有特殊官能团的新型POSS单体的出现,POSS/硅橡胶复合材料的性能得到进一步提升,在一些特殊领域获得一定应用。POSS作为阻燃填料,已经在硅橡胶绝热材料领域取得了不错的应用效果;将某些含氟的POSS单体引入硅橡胶中,能够明显降低硅橡胶材料的介电常数,可将其作为性能优良的低介电材料使用;用POSS作为填充粒子制备的POSS/硅橡胶混合基质膜,兼具有机膜与无机膜的优势,同时具有较高的热稳定性,已经在气体分离、生物醇回收等领域展现出较好的应用前景。然而,POSS由于在室温下容易结晶,导致其在聚合物基体中的分散稳定性较差,进而影响复合材料的性能。近几年,研究人员针对POSS在硅橡胶基体中的分散性能进行了大量研究。从分散机理入手,考察了制备工艺、POSS种类等对分散性能的影响;研究了POSS分散状态与复合材料性能的关系,取得了显著的成果。未来仍需要加大研究力度,明确POSS在聚合物中的分散机理,找到提高分散稳定性的方法。本文首先总结了POSS单体的合成方法以及POSS/硅橡胶复合材料的制备方法。然后综述了POSS/硅橡胶复合材料的性能研究进展,主要包括:力学性能、热稳定性能、阻燃性能、介电性能以及渗透分离性能。最后对POSS/硅橡胶复合材料的发展趋势进行了展望。未来,随着新型POSS单体的出现以及复合材料制备工艺的进步,POSS/硅橡胶复合材料的性能将获得更大的提高,其应用领域也将得到进一步拓展。