利用笼形聚倍半硅氧烷增强多壁碳纳米管在水溶液中的分散性

以笼形聚倍半硅氧烷(POSS)为物理分散剂,利用POSS与多壁碳纳米管(MWNTs)间较强的相互作用,在水溶液中对MWNTs进行分散。借助紫外吸光度对POSS分散的MWNTs浓度和稳定性进行了表征,测定了分散液的Zeta电位和离心后上清液中固体物质的质量分数,并用透射电镜观察了POSS与MWNTs间的结合情况。结果表明,POSS可以显著提高MWNTs在水溶液中的分散性,且提高程度与其有机官能团R的结构有关。在所采用的五种POSS中,八异丁基笼形聚倍半硅氧烷(POSSC)的分散效果最好。在此基础上,优化得到POSSC分散MWNTs的最佳条件,即MWNTs浓度为30mg/L,POSSC和MWNTs的质量比为1。此时,POSSC可较好地吸附在MWNTs表面对其进行分散,得到具有良好稳定性的MWNTs水分散液。该分散方法简单高效且不破坏MWNTs的完整结构,所得分散液可用于复合材料的制备。

笼形氯化氨丙基聚倍半硅氧烷/聚乳酸杂化材料的冷结晶及熔融行为

采用溶液共混法制备了不同质量分数的笼形氯化氨丙基聚倍半硅氧烷/聚乳酸(OCAPS/PLLA)杂化材料。扫描电镜和能量色散X射线分析仪研究表明,OCAPS在PLLA基体中具有良好的相容性和分散性。利用差示扫描量热仪(DSC)和X射线衍射仪(XRD)对该体系的冷结晶及熔融行为进行了研究。结果表明,OCAPS不会改变PLLA基体结晶的α晶型,但具有异相成核作用,降低了PLLA基体的冷结晶温度;随着升温速率的降低,由于晶粒熔融重结晶导致PLLA基体熔融单峰分裂成为双峰,并且OCAPS促进了PLLA的熔融重结晶过程,使晶粒结构更加完善。

笼形氯化氨丙基聚倍半硅氧烷/聚乳酸杂化材料的制备及性能

采用溶液共混法制备了笼形氯化氨丙基聚倍半硅氧烷/聚乳酸(OCAPS/PLLA)杂化材料,研究了OCAPS对PLLA热性能和力学性能的影响。结果表明,PLLA与OCAPS之间形成了氢键,OCAPS在PLLA基体中具有良好的分散性;随着OCAPS质量分数由0增至15%,OCAPS/PLLA杂化材料的玻璃化转变温度(Tg)由54.1℃升至54.5℃,熔融温度(Tm)由149.0℃降至147.6℃,OCAPS的加入没有改变PLLA的热分解温度,但使PLLA的储能模量由2206MPa降至1203MPa。

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 。

笼形低聚倍半硅氧烷/聚酰亚胺杂化薄膜的合成、热性能及低温力学性能研究（英文）

通过掺杂不同质量分数的八缩水甘油醚基笼形低聚倍半硅氧烷(G-POSS),以溶胶凝胶法制备得到一种新型聚酰亚胺(PI)杂化薄膜.通过红外反射光谱(DRIFT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)表征了其结构与薄膜断面形貌,以热重(TG)和机械性能分析研究了薄膜的耐热性与常温和低温(77K)下的力学性能.结果表明,在掺杂量低于5%时,该杂化薄膜耐热性保持稳定,同时在常温和低温下都表现出优于纯PI膜的拉伸强度,其中在G-POSS掺杂量为3%时,杂化薄膜的拉伸强度为239.38MPa(77K),比纯PI膜提升了17%.这是由于在低温条件下,聚合物分子链被冻结,G-POSS粒子与PI基底间的排列更加紧密,同时界面作用力更大.

笼形低聚倍半硅氧烷在轿车轮胎胎面胶中的应用

研究笼形低聚倍半硅氧烷在轿车轮胎胎面胶中的应用。结果表明:在白炭黑配方体系中加入3份笼形低聚倍半硅氧烷,可改善胶料的混炼和加工性能;硫化胶的硬度降低,有利于降低轮胎噪声,100%定伸应力、300%定伸应力和拉伸强度基本不变,拉断伸长率和耐磨性能明显提高;轮胎的抗湿滑性能提高27%,冬季牵引性能和滚动阻力性能略有提高,干地牵引性能基本不变。

可溶性笼形倍半硅氧烷基共轭聚合物作为一种高效的单壁碳纳米管分散剂

利用一种分子内非均质性的星型结构的笼形倍半硅氧烷-聚噻吩杂化共聚物功能化单壁碳纳米管(SWNTs),并通过多种手段充分表征分散SWNTs的性能。结果表明,这种星型杂化共轭聚合物与其线型类似物相比,具有更高效的稳定SWNTs能力。疏水性的笼形倍半硅氧烷核心和聚噻吩链段锚定在疏水的碳纳米管表面,同时水溶性的柔性链段向溶液中伸展并且共轭链段与碳纳米管表面形成的共轭堆叠效应极大地增加聚合物与碳管之间的黏附力,这些非共价作用力赋予SWNTs分散体空间稳定性。SWNTs在水溶液中溶解性的改善也极大地提升了SWNTs复合材料的可加工性,有利于制备柔性透明电活性的薄膜材料。由此,这种笼形倍半硅氧烷-聚噻吩杂化共聚物在柔性光电设备领域具有极高的应用前景。

含八乙烯基聚倍半硅氧烷骨架的聚硅氧烷制备及其在LED封装材料中的应用

为克服聚倍半硅氧烷直接加入硅橡胶中补强时易从体系中析出这一缺点,以1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷为封端剂、氢氧化钾碱胶为催化剂、N,N-二甲基乙酰胺为促进剂,通过八乙烯基笼形聚倍半硅氧烷(OVPOSS)和六甲基环三硅氧烷(D3)开环共聚聚合反应,制备了含OVPOSS骨架、流动性良好的乙烯基聚硅氧烷,系统研究了催化剂和促进剂种类及其用量、OVPOSS和封端剂用量、聚合时间等对共聚反应的影响.将所得乙烯基聚硅氧烷与二甲基含氢硅油、铂络合物按一定配比制备了加成型硅橡胶,并尝试用于发光二极管(LED)封装,结果表明,该硅橡胶与LED支架有较好的黏结力,封装的LED具有较高的光效.

本征抗原子氧聚酰亚胺超细纤维膜的制备与性能研究

为应对空间探索活动对本征抗原子氧聚酰亚胺超细纤维膜的需求,文章将Si元素与P元素引入到聚酰亚胺分子结构中,采用静电纺丝技术制备了本征抗原子氧聚酰亚胺超细纤维膜。系统研究了Si元素与P元素的引入对超细纤维的化学结构、微观形貌、光学性能、热性能以及抗原子氧侵蚀性能的影响。结果表明:分子结构中引入Si元素和P元素的聚酰亚胺超细纤维膜表面光滑,微观结构呈现连续的纤维状;玻璃化转变温度(T_(g))大于290℃,450℃以下时均表现出良好的热稳定性;且由于引入了Si元素和P元素,在经积分通量为2.0×10^(21) atom/cm^(2)的原子氧辐照后,聚酰亚胺超细纤维膜的原子氧侵蚀速率与Kapton®相比降低了1个数量级。

以纳米笼形POSS为交联剂的PHEMA水凝胶的制备及其对诺氟沙星的缓释行为

以甲基丙烯酸β-羟乙酯（HEMA）为单体、笼形八聚（乙烯基）倍半硅氧烷（OVPS）为交联剂,通过溶液自由基聚合方法制备了一系列P（OVPS-co-HEMA）水凝胶。采用核磁共振氢谱（1 H-NMR）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、扫描电镜（SEM）、差示扫描量热仪（DSC）、热重分析仪（TG）、动态黏弹谱仪（DMA）和紫外可见分光光度计对其结构与性能进行了研究。结果表明：通过控制投料比可以调节P（OVPS-co-HEMA）水凝胶中OVPS的含量;随着OVPS投料比例的增加,水凝胶的交联密度变大,孔洞直径由10~15μm逐渐减小至5~10μm;OVPS的引入增强了水凝胶的力学强度;P（OVPS-co-HEMA）水凝胶对药物诺氟沙星具有良好的控释作用,达到释药平衡的时间为96h,累计释药率最高可达99.56%,可用于接触镜片、人工角膜和组织工程材料。

POSS对壳聚糖膜的阻湿与拉伸性能的影响

目的研究以四甲基铵基笼形聚倍半硅氧烷(Octa TMA POSS)为填料,制备壳聚糖基复合膜,对壳聚糖薄膜的水蒸气阻隔性能和力学性能进行改善。方法采用溶液共混流延法制备复合膜,测定其水蒸气透过系数、表面接触角、溶胀度、溶解度、吸附等温曲线、拉伸性能、成膜液流变性能、微观形貌和X射线衍射等。结果笼形聚倍半硅氧烷的加入可提高复合膜对水分子的阻隔性,尤其是质量分数为3%时,其水蒸气透过系数下降了15.9%。同时,壳聚糖薄膜的力学性能也得到改善,在质量分数低于5%时,壳聚糖薄膜的抗拉强度、弹性模量可同时得到提高。结论四甲基铵基笼形聚倍半硅氧烷的加入可改善壳聚糖薄膜的阻湿性能和力学性能,可大大提升其在食品包装领域的应用潜力。

三硅醇苯基POSS复合聚酰亚胺薄膜的制备与抗原子氧侵蚀性能研究

低地球轨道上运行的航天器表面材料尤其是聚合物材料极易受到原子氧侵蚀。以三硅醇苯基笼型聚倍半硅氧烷(TSP-POSS)为填料,以PMDA-ODA型聚酰亚胺(PI)为基体,通过机械共混法制备一系列复合薄膜,系统研究TSP-POSS的引入对复合薄膜耐热性能、光学性能以及抗原子氧侵蚀性能的影响。结果表明:TSP-POSS与PMDA-ODA型聚酰胺酸(PAA)具有良好的相容性,复合溶液均匀,储存稳定性优良;PAA/TSP-POSS复合溶液热酰亚胺化后形成的PI/TSP-POSS复合薄膜在TSP-POSS含量(质量分数)低于25%时可保持良好的均匀性;TSP-POSS的加入可在一定程度上提高复合薄膜的光学透明性,且对复合薄膜耐热性能的影响较小;引入TSP-POSS可以显著提高PMDA-ODA薄膜的抗原子氧性能,经受累积注量达4.02×10^(20) atoms/cm^(2)的原子氧侵蚀后,TSP-POSS含量为25%的复合薄膜的原子氧剥蚀率为2.2×10^(-25)cm(3)/atom,仅为不含TSP-POSS薄膜的7.33%。

POSS改性聚氨酯的合成及性能

以甲苯-2,4-二异氰酸酯为硬段结构物质,聚乙二醇4000为软段物质,1,4-丁二醇为交联剂,在氮气保护的氛围下通过加入不同量的1,3,5,7,9,11,13-苯基-15-二乙醇胺丙基笼形低聚倍半硅氧烷(羟基POSS)合成出POSS改性的聚氨酯(POSS-PU)。采用傅里叶红外技术(FT-IR)、氢谱核磁共振(1H-NMR)、差示扫描量热技术(DSC)和热重分析技术(TGA)及电子拉力试验机对POSS-PU的结构和性能进行了研究。结果表明,POSS的引入量为10%时,POSS-PU的Tg提高近5℃,Tm提高了10℃,分解温度提高了35℃,拉伸强度和断裂伸长率增加了近1倍。

环氧基POSS对PLA/PBAT共混材料发泡行为的影响

通过熔融共混法制备了聚乳酸/聚己二酸对苯二甲酸丁二酯/聚倍半硅氧烷(PLA/PBAT/POSS)复合材料,并利用超临界二氧化碳(CO_2)固相发泡法对复合材料进行发泡,通过差示扫描量热仪、高级动态流变仪和扫描电子显微镜等对复合材料的结晶行为、流变行为和发泡行为进行了研究。结果表明,POSS粒子对基体树脂具有增塑效应,PLA的冷结晶温度降低,结晶度提高;复合体系的流变性能明显提高,其发泡材料的泡孔密度和发泡倍率均随着POSS粒子含量的增加而增大,当加入7份(质量份,下同)POSS时,发泡材料的泡孔密度提高至8.25×10~7个/cm^3,发泡倍率达到13倍;POSS粒子对PLA泡沫的泡孔形态具有显著的调控作用。

耐高温柔性PI气凝胶的合成与性能

以3,3’,4,4’-联苯四酸二酐(BPDA)和含咪唑环的芳香族二胺,2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑(4-APBI)或2-(3-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑(3-APBI)为聚合单体,以八(氨基苯基)聚倍半硅氧烷(OAPS)为交联剂,采用超临界CO2干燥工艺制备了两种PI气凝胶,PIA-1(BPDA/4-APBI/OAPS)与PIA-2(BPDA/3-APBI/OAPS)。研究表明,制备的PI气凝胶具有纳米串珠状的微观结构,其泡孔最可几孔径分别为22nm(PIA-1)与14 nm(PIA-2)。PIA-1与PIA-2的密度分别为0.105和0.080 g/cm3,BET表面积分别为693和302 m2/g。此外,制备的PI气凝胶具有良好的柔韧性与耐热稳定性,T g超过了350℃,T5d超过了530℃。

Preparation and Flame Retardancy of Polyurethane/POSS Nanocomposites

Polyurethane/polyhedral oligomeric sisesquioxane （PU/POSS） nanocomposites were syn- thesized via polymerization utilizing the compatibility between POSS nanopartieles and 4J-diphenyl methylene diisocyanate. Scanning electron microscope images and Fourier transform infrared spectra revealed that POSS nanoparticles were dispersed in PU matrix. Thermal gravimetric analysis was employed to investigate the thermal decomposition be- havior of PU/POSS nanocomposites at elevated temperatures. Then fire performance was evaluated by limiting oxygen index, underwriters laboratories 94 testing and char residue morphology. These results showed that the addition of POSS promoted the formation of char residues which were covered on the surface of polymer composites, leading to the ira-provement of thermal stability and flame retardancy.

功能性POSS制备的研究进展

作为一种特殊结构的有机/无机杂化纳米材料,笼形多面低聚倍半硅氧烷(polyhedral oligomeric silsesquioxanes,POSS)具有优异的理化性能。本文对POSS的发展历程、分子结构特性进行总结,并重点对聚合物改性中常用的六面体功能性POSS的合成方法展开综述,包括硅烷水解法、官能团转化衍生法及“顶角-戴帽”法。所涉及的功能性POSS种类有:甲基丙烯酰氧丙基POSS、乙烯基POSS、氨基POSS、环氧基POSS、羟基POSS及部分单官能化POSS。最后归纳出合成方法的影响因素,并将国内对功能性POSS的研究进行展望:未来的研究工作可注重对合成机理的进一步明确以及对现有工艺稳定性的改善,从而在提高产率的基础上降低成本,为工业化生产提供技术支持;同时可精确设计功能性基团的引入,合成更多新官能化POSS。

PP/IFR/OctaTMA-POSS纳米复合材料的制备及阻燃和力学性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了八聚(四甲基铵)笼形倍半硅氧烷(Octa TMA-POSS),并采用傅立叶红外(FTIR)、核磁共振(NMR)、热重分析(TGA)等对Octa TMA-POSS的结构进行表征.然后,采用熔融共混技术制备PP/IFR/Octa TMAPOSS纳米复合材料,并研究其与膨胀型阻燃剂(IFR)的协效阻燃作用.测试结果表明,添加适量Octa TMA-POSS不仅提高了PP/IFR体系的热稳定性,还进一步降低了PP/IFR体系在燃烧过程中的热释放速率和烟气释放速率;当添加6%Octa TMA-POSS时,PP/IFR/Octa TMA-POSS纳米复合材料达到V0级别.这主要归因于Octa TMA-POSS分解生成纳米分散的二氧化硅,促进复合材料表面形成结实的含炭残余层,阻碍了聚丙烯分解的气体产物逸出和氧气进入聚丙烯基体,从而提高PP/IFR体系的热稳定性和阻燃性能.同时,Octa TMA-POSS的加入提高了PP/IFR体系的拉伸强度和冲击强度.

含POSS的纳米杂化物对环氧树脂改性研究

将笼型八聚倍半硅氧烷(POSS)与对-甲苯基缩水甘油醚(TGE)反应,合成了顶角含有苯环的笼形八聚倍半硅氧烷无机/有机纳米杂化物(PTGE),将该杂化物添加到双酚A型环氧树脂(E44)中对其改性,测定固化后改性环氧树脂复合材料的力学性能和热稳定性能。结果表明,改性后环氧树脂的冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率较改性前有了明显的提高,热稳定性大大增强。