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。

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。

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。

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.

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。

硅-磷阻燃剂对热塑性聚氨酯弹性体阻燃性能的影响

采用一种含硅阻燃剂——笼形八苯基硅倍半氧烷(OPS)与含磷阻燃剂聚磷酸铵(APP)或二乙基次膦酸铝(ADP)复配制备了阻燃热塑性聚氨酯弹性体(TPU)。结果表明,OPS对TPU的热稳定性有一定的影响,当OPS的质量分数为15%时,能明显改善燃烧过程中的熔滴现象; OPS/APP和OPS/ADP复合阻燃体系,均可以大幅提升TPU的阻燃性能,且APP效果要明显优于ADP; TPU/10%OPS/5%APP体系的综合性能最优,热释放速率峰值从1339 k W/m2降低至489k W/m^2,降幅达到了63.5%,总烟释放量也从3425 m^2/m^2降到1884 m^2/m^2,降幅达到了45.0%;燃烧残余量为18%,锥量测试后的炭层更加致密、坚硬。

EPDM/POSS复合材料的阻燃性能

以自行合成的无机-有机杂化材料——笼形八苯基硅倍半氧烷(OPS)与三元乙丙橡胶(EPDM)、硫化剂制成新型复合材料,测定了材料的力学性能和氧指数(LOI)、UL-94阻燃性能,并利用热重分析仪考察了材料的热稳定性,利用锥型量热仪测试了材料的热释放速率等多种燃烧参数。结果表明,OPS复合的EPDM与纯EPDM相比,氧指数有所提高,释热速率降低,热稳定性提高,力学性能得到明显的改善。20份OPS的加入可以使拉伸强度增加一倍,初始热分解温度提高19℃,氧指数提高18.5%,热释放速率降低18.3%。

无机-有机纳米杂化烧蚀材料的制备及其性能

为研制新型少烟、低密度、耐烧蚀材料,将笼形八乙烯基硅倍半氧烷(OVP)与三元乙丙橡胶(EPDM)通过双辊混炼机制成无机-有机纳米杂化烧蚀材料,考察了材料的力学、烧蚀、低特征信号和密度等主要性能。结果表明,用OVP取代部分聚磷酸铵(APP)后烧蚀材料的线烧蚀率显著降低,从0.077mm/s降低到0.056mm/s,同时烟雾和密度也有所降低。

EPDM/POSS纳米杂化材料防火性能及力学性能的研究

以三元乙丙橡胶(EPDM)为原料,笼形八乙烯基硅倍半氧烷(OVP)及膨胀阻燃体系(IFR)为添加剂,制备了EPDM/POSS纳米杂化材料,并使用热重分析仪、锥形量热仪及烟密度箱等测试了其热性能、烟火性能及力学性能。结果表明,与纯EPDM胶料相比,添加了OVP的EPDM/POSS杂化材料的热稳定性、阻燃性能及力学性能均有所提升,当OVP加入3份时,起始热分解温度提高27.5℃,峰值热释放速率降低9.2%,拉伸强度提高26.5%,烟密度显著降低,说明OVP可提升EPDM/POSS杂化材料的综合性能。

高速列车风挡用多元纳米复合材料的研究

以三元乙丙橡胶(EPDM)和有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料为基础,复配笼形八乙烯基硅倍半氧烷(POSS)、氢氧化铝(Al(OH)3)、可膨胀石墨(EG)制备多元纳米复合材料,测试了材料的燃烧性能和力学性能。测试结果表明,与纯纳米复合材料(EPDM/OMMT)相比,添加了POSS, EG和Al(OH)3的多元纳米复合材料的成炭效果和燃烧性能均有所提升;但多元纳米复合材料力学强度有所降低。采用多元纳米复合材料(EPDM/OMMT/EG或EPDM/OMMT/Al(OH)3)开发高速列车内外风挡用橡胶材料,其性能可满足风挡的阻燃功能及使用要求,并在强度、低温性能和阻燃性能等方面比国外样品更优,在多种型号的高速列车风挡上实现了工程化应用。

POSS/EPDM无机-有机杂化材料

以自行合成的笼形八乙烯基硅倍半氧烷(OVP)与三元乙丙橡胶(EPDM)及硫化剂等通过双辊混炼机制备笼形低聚硅倍半氧烷(POSS)/EPDM纳米杂化材料。测定了POSS/EPDM杂化材料的力学性能和阻燃性能,并利用热重分析仪及锥形量热仪考察了材料的热稳定性及热释放速率。结果表明:含OVP的POSS/EPDM纳米杂化材料与纯EPDM相比,氧指数(LOI)和热稳定性明显提高,热释放速率显著降低。仅加入0.88%的OVP即可将LOI提高11.8%,起始热分解温度提高51℃,残炭量为纯EPDM的1.58倍,热释放速率降低25.8%,可见OVP在提高EPDM综合性能方面有较高应用价值。