低聚倍半硅氧烷在钢铁防腐环氧涂层中的应用

重点综述了多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)结构特征、引入环氧涂层的方式、对环氧涂层防腐性能的影响。POSS独特的无机核/有机壳结构,对有机基团的可裁剪性、相容性和反应性为设计具有多种功能的POSS/环氧防腐涂层提供了可能。POSS可以通过自身为主体结构或修饰其他主体结构的方式引入到环氧涂层中。POSS的引入能有效提高环氧涂层的防腐性能,其原因可能主要在于POSS纳米笼的物理填充屏蔽作用、增强环氧网络的交联致密化作用、发挥电活性特征促进稳定钝化层的形成与主动修复作用。未来应加强探索POSS引入环氧树脂的新方式,控制POSS结构的分散均匀性,深入揭示POSS与环氧树脂的相互作用机理以及寻求更多阐释POSS提高涂层防腐性能的直观证据。

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。

聚氨丙基/甲基倍半硅氧烷纳米球的合成与表征

以甲基三乙氧基硅烷（MTES）为前驱体,γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）为改性剂,氢氧化钠（Na OH）为催化剂,十二烷基磺酸钠/脂肪醇聚氧乙烯醚（SDS/AEO-9）为复合乳化剂,在水体系中通过乳液聚合制得了不同粒径、单分散的聚氨丙基/甲基倍半硅氧烷（PAMSQ）纳米球。用FTIR、XPS、TGA、DLS、FESEM及AFM等对PAMSQ纳米球的结构、耐热稳定性、粒径分布和微观形貌进行表征。结果表明,PAMSQ具有预期结构;TGA证实PAMSQ具有良好的耐热稳定性;单分散、规则球形的PAMSQ纳米粒子的粒径随Na OH浓度的增加而增加,当Na OH浓度为4.5~20.0 mmol/L时,PAMSQ的平均粒径在30~150 nm之间。

多面体笼型倍半硅氧烷纳米杂化低介电材料的研究

多面体笼型倍半硅氧烷(POSS)由O—Si—O链接的纳米尺寸的笼型无机芯[(SiO1.5)n]和外围有机取代基团(活性或惰性)组成,这种独特的结构为杂化功能材料的制备提供了重要的平台与基础.本文从低介电材料结构对其性能的影响以及低介电性能的形成机理等方面综述了低介电材料的制备方法,尤其是POSS在低介电材料控制制备的研究进展,为该领域新材料的设计提供借鉴.

高度单分散聚乙烯基倍半硅氧烷球形纳米粒子的制备及性能

在水溶液中,以乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)为前驱体,氨水(NH3.H2O)为催化剂,在表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)存在下,通过溶胶-凝胶法成功合成了具有不同粒径、高度单分散的聚乙烯基倍半硅氧烷(PVSQ)球形纳米粒子.研究结果表明,催化剂NH3.H2O与表面活性剂SDBS的用量对PVSQ的粒径和粒径分布影响很大,而前驱体VTES的用量对PVSQ的粒径无明显影响.通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)及热重(TG)分析对产物的形貌、粒径和粒径分布、结构及热性能进行了表征.

聚氨酯-纳米倍半硅氧烷杂化乳液的合成与表征

采用带有8个胺盐基的POSS为原料,与不同的聚氨酯预聚体进行加成聚合,合成一系列POSS基高分子乳液胶粘剂。通过红外、X射线衍射、透射电镜和粒径分布分析等方法进行表征。杂化胶粘剂的乳液性能稳定,有进一步研究开发价值。

分子内杂化纳米结构体多面体低聚倍半硅氧烷研究进展

多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)是基于化学键合作用形成的分子内杂化体系,其改性后的材料是一类具有广泛潜在应用价值的新型有机-无机杂化材料。文中介绍了多面体低聚倍半硅氧烷单体的结构、性能、单体及其衍生物的合成,以及其改性聚合物材料在航空、航天、卫生、电子等高科技领域内的应用前景。针对国内的研究现状,指出低聚倍半硅氧烷-聚合物杂化体系研究所存在的问题。

笼型六面体倍半硅氧烷衍生物制备聚合物纳米复合材料

笼型六面体倍半硅氧烷 (T8)是一类每个面都由硅氧八元环构成的六面体 ,从它出发可制得以二氧化硅为核心的大分子单体以及无机 /有机纳米复合材料。在叙述了从不同的前驱体制备功能性的 T8方法基础上 ,介绍了从 T8大分子单体出发制备的无机 /有机聚合物纳米复合材料在光固化树脂、耐热阻燃材料、多孔材料、改性高分子材料等领域的应用。

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。

笼型倍半硅氧烷纳米杂化材料的研究进展

介绍了笼型倍半硅氧烷(POSS)作为一种新型的有机-无机杂化材料,在近10年的研究中引起了极大关注。阐述了POSS单体的结构特点及官能化POSS的合成,并指出了POSS聚合物在催化剂、发光材料、介电材料等领域内的应用前景。

七苯基倍半硅氧烷三硅醇改性双马来酰亚胺纳米复合材料

通过熔融共聚法制备了七苯基倍半硅氧烷三硅醇(POSS-triol)/双马来酰亚胺(BMI)/二烯丙基双酚A(BA)纳米复合材料。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、动态力学分析(DMA)及热重分析(TGA)对BMI复合材料的结构形态与热性能进行了研究。实验结果表明,POSS-triol粒子能均匀分散于树脂体系,POSS-triol的加入能明显地提高BMI复合材料的热性能,与纯BMI/BA树脂体系相比,含10%POSS-triol复合材料的玻璃化转变温度提高约12℃。随着POSS-triol的加入,复合材料的热分解温度也有了较大的提高。

聚丁二烯/烯丙基异丁基多面体低聚倍半硅氧烷纳米杂化材料的形貌及性能

对采用活性负离子聚合法制得的聚丁二烯(PB)/烯丙基异丁基多面体低聚倍半硅氧烷(A-POSS)纳米杂化材料进行硫化,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、差示扫描量热法、热重分析、动态力学性能分析等手段,研究了A-POSS含量对硫化PB/A-POSS纳米杂化材料的微观形貌、耐热性能和动态力学性能的影响。结果表明,当A-POSS质量分数约高于2.00%时,A-POSS在基体中发生聚集,形成A-POSS结晶区;PB中引入少量A-POSS,可显著提高纳米杂化材料的玻璃化转变温度,耐热性能也得到明显提高,同时玻璃化转变区的储能模量明显升高,且随着A-POSS含量的增加而升高,而损耗因子则有所降低。

长链烷基聚甲基倍半硅氧烷纳米杂化乳液的合成与微观形态

以甲基三乙氧基硅烷(MTES)和十二烷基三甲氧基硅烷(DTMS)为前驱体,NaOH为催化剂,十二烷基磺酸钠/吐温80为复合乳化剂,通过乳液聚合法制得了一类长链烷基聚甲基倍半硅氧烷(PDMSQ)纳米杂化乳液。考察了乳化剂用量、催化剂浓度和油水比对PDMSQ微观形态的影响。采用红外光谱、X射线电子能谱、纳米粒度表面电位分析仪、扫描电镜和热重等手段对PDMSQ的结构、粒径、微观形态和耐热稳定性进行测定。结果表明:PDMSQ具有预期的结构,且具有优良的耐热稳定性;当w(SDS/T80)为0.71%(质量分数),NaOH浓度为50～100mmol/L和油水比为1:4～6时,制得的系列PDMSQ纳米球平均粒径小于80nm且分散窄、呈规整球形。

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。

皮革表面聚倍半硅氧烷纳米杂化超疏水涂层的制备与性能

将聚乙烯基倍半硅氧烷纳米球(PVSQ)与聚甲基(3,3,3-三氟丙基)/甲基含氢硅氧烷(PFHMS)进行硅氢化加成反应,制得一种聚倍半硅氧烷纳米杂化氟硅聚合物(PFMS-PSQ),再经喷涂法处理山羊皮革,制得了兼具耐摩擦性和"呼吸"性的超疏水皮革。用红外光谱对产物结构进行表征,用接触角测量仪、摩擦色牢度仪、水蒸气透过率测试仪和场发射扫描电镜(FESEM)对处理后皮革表面的应用性能和微观形貌进行研究。结果发现,PFMS-PSQ具有预期结构;当PVSQ的平均粒径为119 nm,PFMS-PSQ溶液质量浓度为0.7 wt%,烘干温度为80℃,喷涂后皮革表面的疏水性最佳,水静态接触角达160.4°,干擦25次后水静态接触角仅下降4.1°,水蒸气透过率达3082.17 g/(m^2·day);FESEM证实皮革表面形成的一层聚合物疏水膜和大量仿荷叶纳米凸起是超疏水表面构筑的内因。

疏水性聚倍半硅氧烷纳米杂化材料的合成及性能

以甲基三乙氧基硅烷（MTES）和十二烷基三甲氧基硅烷（DTMS）为前驱体,以Na OH为催化剂,在乙醇-水体系中进行水解-缩合反应,制得了一种疏水性聚十二烷基/甲基倍半硅氧烷纳米杂化材料（PDMSQ NPs）。通过FTIR和XPS对PDMSQ NPs的化学结构进行了表征;用DLS、FE-SEM及TGA对PDMSQ NPs的平均粒径、微观形貌和热稳定性进行了考察,对其合成工艺条件进行了优化。结果表明,PDMSQ NPs表面C元素质量分数高达41.73%,电子结合能103.04 eV处归属为聚倍半硅氧烷中Si 2p的特征峰,PDMSQ NPs为表面含十二烷基和甲基,且以Si—O为骨架的纳米球结构。PDMSQ NPs失重5%时的温度为351℃,表明PDMSQ NPs热稳定性优良。FE-SEM分析可知,当反应温度为60℃,n（MTES）∶n（DTMS）=10.0∶1.0-10.0∶1.4时,制得的PDMSQ NPs表面光滑、呈单分散性规整球形,水静态接触角最高达168°。提出了PDMSQ NPs的形成机理。

聚羧基/甲基倍半硅氧烷纳米杂化乳液的合成与表征

以甲基三乙氧基硅烷(MTES)为前驱体,γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)和马来酸酐(MA)制得羧基硅烷(CTES)为改性剂,氢氧化钠(NaOH)为催化剂,脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO_3/AEO_9)为复合乳化剂,通过水解-缩合反应在水溶液中制得了一系列聚羧基/甲基倍半硅氧烷(PCMSQ)纳米杂化乳液.研究了乳化剂用量、催化剂浓度和油水比对PCMSQ纳米球平均粒径和微观形态的影响.用FTIR、XPS、DLS、SEM和TGA等对PCMSQ纳米球的结构、粒径、微观形态和耐热稳定性进行测定.结果表明,PCMSQ纳米球具有预期的结构和良好的耐热稳定性,且当w_((AEO_3/AEO_9))为0.36%~0.54%,NaOH浓度为25~50mmol·L^(-1)和油水比为1∶10~1∶12时,制得的PCMSQ平均粒径介于100~200nm、大小均一,呈单分散性且球形度规整.

聚氨丙基甲基倍半硅氧烷纳米球制备及性能研究

以甲基三乙氧基硅烷(MTES)为前驱体,γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)为改性剂,氢氧化钠(NaOH)为催化剂,十二烷基磺酸钠/脂肪醇聚氧乙烯醚(SDS/AEO-9)为复合乳化剂,通过水解缩合反应在水溶液中,制得聚氨丙基甲基倍半硅氧烷(PAMSQ)纳米球,研究了单体配合比、加料方式、NaOH及复合乳化剂用量等因素对PAMSQ乳液粒径的影响。用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和核磁共振波谱仪(1 H-NMR)对产物结构进行了表征;用纳米粒度表面电位分析仪、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)分别对PAMSQ的平均粒径、微观形态和晶型进行了测定。结果表明,PAMSQ具有预期的结构;控制NaOH的浓度在4.5~20.0mmol/L,SDS和AEO-9的用量0.75%~0.95%(wt,质量分数),可制得一系列耐热性好、呈不定型结构、球形度规整、粒径30~150nm范围的PAMSQ纳米球。

聚苯乙烯／多面体倍半硅氧烷纳米复合材料的性能

通过自由基本体聚合制备了新型聚苯乙烯/4-(2-二茂铁基乙烯基)-苯基-七异丁基多面体倍半硅氧烷(POSS1)纳米复合材料。X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)结果表明,POSS1在质量分数为1%(文中出现的百分数均为质量分数)和3%POSS1的纳米材料中以分子级分散,而在5%POSS1的聚苯乙烯复合材料中,部分POSS1以晶体形式分散于聚苯乙烯基体中。热失重分析表明聚苯乙烯/POSS1纳米材料的热稳定性增加。与纯聚苯乙烯比较,聚苯乙烯/POSS1纳米材料的玻璃化转变温度得到明显提高,同时表现了较好的综合力学性能。

单分散反应性聚倍半硅氧烷纳米球的合成与性能

以甲基三乙氧基硅烷(MTES)和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)为硅源,氨水为催化剂,十二烷基磺酸钠/脂肪醇聚氧乙烯醚(SDS/AEO-3)为复合乳化剂,通过乳液聚合法合成了单分散反应性聚环氧基/甲基倍半硅氧烷纳米球杂化材料(PGMSQ NPs)。用红外光谱、硅谱和X射线光电子能谱对PGMSQ NPs的化学结构进行表征;用纳米粒度仪、场发射扫描电镜、原子力显微镜和热重分析仪等对PGMSQ NPs的平均粒径、微观形貌和耐热稳定性进行研究。结果表明,当n(KH560)/n(MTES)为0. 1~0. 2,油/水质量比为0. 03~0. 05时,制得的PGMSQ NPs平均粒径在100~150 nm之间,呈单分散规整球形。PGMSQ NPs具有良好的耐热稳定性。