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。

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。

笼形八乙烯基聚硅倍半氧烷的制备和表征

比较了制备八乙烯基聚硅倍半氧烷的三种酸性水解工艺。结果发现,两步水解法无论是从环保、节能和产率方面考虑,还是从产品提纯上考虑都是较理想的方法。通过IR、29SiNMR、1HNMR、飞行质谱及元素分析法判断,所制备的产物为八乙烯基硅倍半氧烷,与文献报道数据相吻合。产物为六面体晶体,晶胞参数为a=b=1.63nm,c=1.72nm。产物在质量损失率为5%时的温度为265.4℃,在650℃时的残余质量分数为2.8%。

笼形结构硅倍半氧烷提升聚醚复合推进剂力学和燃烧性能研究

复合推进剂研究者期望寻找能够同时提高复合固体推进剂力学性能、催化燃烧和促进铝燃烧的多功能助剂。笼形硅倍半氧烷(POSS)是一种有机-无机杂化物,本文研究了有机基团为苯基、一硝基苯基、二硝基苯基、氨基苯基的四种POSS以1wt%的含量对端羟基环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚(PET)/高氯酸铵/铝粉复合推进剂性能的影响。结果表明:四种POSS化合物,均能够提高推进剂抗拉强度和伸长率,八氨基苯基硅倍半氧烷(OAPS)效果最优;均可提高PET推进剂在3~18MPa的燃速,显著降低10.5~18MPa区间的燃速压强指数(n);均能够抑制PET推进剂中铝颗粒在燃烧过程中的团聚,明显降低凝聚相燃烧产物的尺寸,八(二硝基苯基)硅倍半氧烷(ODNPS)效果最好。

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。

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%。

笼形八聚(五甲基二硅氧)倍半硅氧烷

以等量的四乙氧基硅烷与四甲基氢氧化铵在水溶液中反应能够选择性地形成笼形结构的八聚(四甲基铵 )硅酸盐 ,将它用五甲基氯二硅烷进行硅烷化处理 ,合成出了笼形八聚 (五甲基二硅氧 )倍半硅氧烷 ,并用核磁共振1H、13 C、2 9SiNMR ,红外光谱FT -IR 。

新型协效阻燃剂笼形八苯基硅倍半氧烷的制备

苯基三甲氧基硅烷在四甲基氢氧化铵催化下经有限水解-缩聚-重排制备笼形八苯基硅倍半氧烷,反应时间短,产率高.采用透射电镜(TEM)、傅立叶红外光谱(FT-IR)、29Si核磁共振光谱(29Si NMR)、1H核磁共振光谱(1H NMR)、13C核磁共振光谱(13C NMR)、元素分析和热分析(TGA)等对笼形八苯基硅倍半氧烷的形貌、结构和热性能进行研究.结果表明:笼形八苯基硅倍半氧烷是不规则长方体纳米颗粒,粒径小于400 nm,热稳定性高,在N2和空气中的初始分解温度(失重5%)均大于450℃.同时,对中间产物进行红外表征以推测反应机理.

多官能度氨基苯基笼形硅倍半氧烷的合成表征及在聚碳酸酯中的应用

从合成八苯基硅倍半氧烷(OPS)出发,通过控制硝化条件制备了不同多官能度硝基苯基硅倍半氧烷(NPS),然后对NPS催化还原得到相应的多官能度氨基苯基硅倍半氧烷(APS)。利用红外、核磁、元素分析、热失重对多面体低聚硅倍半氧烷(POSS)化学结构和热性能进行了表征。元素分析发现OPS硝化时间越长,硝基越多,但是不是正比关系。红外、核磁分析给出了POSS的推测结构。热失重、扫描电镜发现氨基较多的APS在热分解过程中伴随氨基的损失有利于形成交联结构;APS与聚碳酸酯(PC)有良好的相容性,能在一定程度上提高PC的热稳定性。

笼型八苯基硅倍半氧烷对阻燃三元乙丙橡胶性能的影响

以聚磷酸铵和季戊四醇为膨胀阻燃体系(IFR),研究了笼型八苯基硅倍半氧烷(OPS)对阻燃三元乙丙橡胶(EPDM)力学性能及其阻燃性能的影响,并对燃烧残炭进行了表征。结果表明,与单独加入30份的IFR相比,同时加入20份OPS后,EPDM阻燃材料的综合性能得到改善,拉伸强度为2.47MPa,极限氧指数为24.2%,热释放速率峰值降低到331.2kW/m2,但生烟量增加到1058m2,且该材料的燃烧残炭结构相对致密均匀。

笼形低聚硅倍半氧烷纳米材料及其应用

分析了笼形低聚硅倍半氧烷(POSS)单体的结构特点,评述了它的典型合成方法,介绍了最新合成路线,归纳了POSS纳米材料的基本特征,举例说明了这种无机-有机杂化材料在航空航天领域的潜在用途。指出这种新材料今后的主要发展方向是降低生产成本、研制新的功能化POSS单体、开发性能优良的POSS纳米杂化材料、探讨结构与性能之间关系以能动地设计制造POSS纳米结构材料。

含笼型八苯基硅倍半氧烷的三元乙丙橡胶绝热层材料研究

将笼形八苯基硅倍半氧烷(OPS)应用于三元乙丙橡胶(EPDM)绝热材料,测定了EPDM/OPS绝热材料的力学性能、线烧蚀率、烟雾和密度等主要性能。结果表明,用OPS取代部分聚磷酸铵(APP)的EPDM绝热材料的线烧蚀率、烟雾和密度均明显降低,力学性能也有提高。

八乙烯基硅倍半氧烷对三元乙丙橡胶绝热层材料性能的影响

为改进三元乙丙橡胶(EPDM)绝热层材料的烧蚀性能,将八乙烯基硅倍半氧烷(OVP)作为耐烧蚀填料应用于EPDM绝热层,制备了EPDM/OVP复合材料,并研究了材料的力学性能与耐烧蚀性能。结果表明:与EPDM相比,EPDM/OVP复合材料拉伸弹性模量明显提高,残炭量有所增大。随着OVP用量的增大,EPDM绝热层材料的线烧蚀率逐渐降低,且烧蚀后形成的炭层更为致密均匀。当OVP添加量为15phr时,复合材料的综合性能最优,线烧蚀率最小,为0.0582mm/s,较EPDM降低了27.3%,可见OVP在提高EPDM耐烧蚀性能方面有较高应用价值。

笼形氢基倍半硅氧烷的合成与表征

在控制水含量和体系温度的前提下,在两相溶剂中,三氯硅烷在FeC l3催化下发生水解缩合,反应生成笼形八氢基倍半硅氧烷和十氢基倍半硅氧烷,然后分离、中和干燥、纯化,重结晶后制得八氢基倍半硅氧烷,产率大约19%。利用傅里叶红外光谱1、H核磁共振光谱2、9S i核磁共振光谱、X射线衍射和热分析等手段,对它的结构和性质进行了表征。

硅倍半氧烷改性聚酰亚胺(PI/Si)复合膜性能

通过在聚酰亚胺(PI)中分别添加笼型八氨基苯基硅倍半氧烷(OAPS)、笼型八苯基硅倍半氧烷(OPS)、梯形聚苯基硅倍半氧烷(PPSQ)和无机纳米SiO2,制备了4种含硅聚酰亚胺(PI/Si)复合膜.对PI/Si复合膜的相容性、力学性能、热性能和阻燃性能进行了研究.结果表明,OAPS与PI间展现出较好的相容性,PPSQ次之,而OPS,SiO2与PI的相容性较差;但相容性与复合膜的力学和热性能无明显的对应关系.SiO2可提高PI的力学性能;PI/OAPS复合膜的T g最高;OAPS,PPSQ或SiO2的加入使PI复合膜的热稳定性稍有提高,而少量OPS的加入大大降低PI膜的热稳定性.这类PI/Si复合膜的显著特点是能够大幅提高PI膜的极限氧指数,含硅化合物能够增加PI燃烧后残炭量,使残炭的形貌得到显著改善.PI/Si复合膜在燃烧过程中在表面形成一层白色含硅包裹层,起到隔热隔氧及保护内层有机物不被燃烧的作用.硅倍半氧烷对炭层形貌的改善显著,展现出比SiO2更好的阻燃性能.

笼型八苯基硅倍半氧烷与聚磷酸铵对聚乳酸的协同阻燃研究

以高效阻燃聚乳酸(PLA)为目标,用有机-无机杂化的笼型八苯基硅倍半氧烷(OPS)和无机磷系阻燃剂高聚合度聚磷酸铵(APP)阻燃改性PLA.采用双螺杆熔融共混挤出方法制备了PLA/OPS、PLA/APP及PLA/OPS+APP复合材料.极限氧指数、垂直燃烧和锥形量热仪测试研究表明OPS和APP对PLA材料具有明显的阻燃效果,同时对于降低热释放速率具有一定的协同作用.用扫描电镜(SEM)观察OPS、APP在PLA基体中的分散行为;通过热失重分析测试阻燃PLA复合材料的热稳定性;用SEM、能量色散X射线光谱和X射线光电子能谱测试研究了燃烧样品炭层的微观形貌和元素组成.结果表明:OPS和APP在PLA基体中均匀分散;APP的初始热分解过程与PLA的初始热分解温度匹配,APP的高温热分解过程与OPS的热分解匹配,这种匹配的热分解过程和OPS与APP的协同作用提高了PLA材料的热稳定性,并赋予PLA良好的阻燃性能,降低了PLA复合物的热释放速率峰值的同时显著降低了由阻燃剂的添加引起的烟释放,同时维持了PLA材料的拉伸性能.基于综合分析,推断出了3种阻燃PLA复合材料燃烧过程.

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%。

PP/POSS纳米复合材料热氧化稳定性

采用熔融物理共混和熔融反应共混两种方法制备了聚丙烯(PP)/八乙烯基笼型硅倍半氧烷(OV-POSS)纳米复合材料,并用热重分析对两种方法制备的复合材料热氧化稳定性进行分析和比较。结果表明,在OV-POSS含量同为2%(质量分数)时,物理共混复合材料的热氧化稳定性要优于反应共混复合材料,且物理共混复合材料的热氧化稳定性随着OV-POSS含量的增加而提高。为进一步评估OV-POSS对物理共混复合材料热氧化性能的影响,利用Kissinger法和Flynn-Wall-Ozawa方法从热氧化降解动力学的角度对复合材料表观活化能(E_a)进行了研究。研究表明,OV-POSS可以明显提高复合材料的E_a,含5%(质量分数)OV-POSS的物理共混复合材料的E_a为92.48 kJ/mol(Kissinger法)和97.53 kJ/mol(Flynn-Wall-Ozawa法),而纯PP的E_a仅为67.79 kJ/mol以及61.81 kJ/mol。

有机硅接枝聚合法制备超疏水棉织物

以硝酸铈铵(CAN)为引发剂,含有乙烯基的聚二甲基硅氧烷(VPDMS)和八乙烯基八硅倍半氧烷(VPOSS)为原料,对棉布进行接枝聚合疏水改性;在此基础上,利用体系内残留的乙烯基与巯基单体进行点击反应,引入长链烷基单体和含氟单体。采用FTIR、XPS和SEM对改性后纤维表面化学结构、形貌进行了表征。结果表明,VPDMS、VPOSS成功接枝到纤维表面,且通过点击反应法实现了纤维的二次改性。通过接触角测量仪对改性后棉布的疏水性能进行测定,发现当使用多乙烯基聚二甲基硅氧烷(MVPDMS10%,10%指与硅原子相连的乙烯基物质的量占硅原子总物质的量的百分比为10%)与VPOSS共聚接枝改性时,改性棉布的水接触角可达153°,使用全氟癸硫醇(PFDCMC)进行二次改性后,改性棉布的水接触角可达164°。通过磨耗、耐水洗和耐酸实验发现PFDCMC二次改性棉布疏水性能最优,且具有自修复特性。