超支化聚硅氧烷在改性BMI/CE树脂方面的研究进展

综述了近年来超支化聚硅氧烷改性双马来酰亚胺和氰酸酯树脂的研究进展,重点总结了超支化聚硅氧烷在改性树脂力学性能、热性能及阻燃性能方面的应用,并对超支化有机硅功能高分子未来的发展作出了展望。

紫外光固化超支化聚硅氧烷的合成及其光固化动力学研究

利用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲基硅氧烷的受控水解反应即A2-B3单体对法来制备超支化聚硅氧烷,并对合成出的聚合物通过FT-IR、1H-NMR和多角度激光光散射技术(MALLS)进行了表征.结果表明,所得聚合物具有超支化结构且分子中含有大量活性官能团,从而可以实现紫外光引发固化.通过等温差示光量热实验(DPC)研究了聚合物结构、引发剂用量、光强度和聚合温度对聚合物光固化行为的影响规律,并得到了其中一种聚合物的光固化动力学参数,光固化反应总级数约为3,表观活化能为16.9kJ/mol.

超支化聚硅氧烷的紫外光固化行为及固化动力学研究

采用等温差示光量热技术（DPC）研究了超支化聚硅氧烷的紫外光固化行为及固化动力学.探索了引发剂浓度、光强度、聚合温度和环境气氛对固化行为的影响规律.研究结果表明,增加光引发剂浓度和光强度及提高环境温度均可提高其固化速率和双键最终转化率.在空气中固化时存在氧阻聚现象,增大光强度可以显著缩短诱导期.运用带扩散因子的自催化固化动力学模型研究了其光固化动力学,计算出特定条件下的光固化动力学参数,反应总级数约为6~7,表观活化能为9.95 kJ/mol.通过超支化聚合物与两种结构类似的低官能度单体光固化行为的对比,研究了超支化聚合物固化行为与其分子结构的关系,发现由于超支化大分子的独特结构,在固化初始阶段便产生凝胶,因此双键的最终转化率偏低.

超支化聚硅氧烷改性双马来酰亚胺树脂的增韧效果和固化动力学

采用一种超支化聚硅氧烷改性二烯丙基双酚A改性双马来酰亚胺体系,对固化树脂的增韧效果进行了研究,并通过DSC分析了改性树脂体系的固化反应及其动力学。结果表明,当超支化聚硅氧烷的添加量为10%时,浇注体冲击强度达到最大,比未改性体系提高了62.8%;采用非等温DSC研究体系的固化动力学,该体系固化反应分为两步,表观活化能分别为ΔE1=81.14 k J/mol,ΔE2=89.40 k J/mol;固化反应级数分别为n1=0.91,n2=0.91。

高通量超支化聚硅氧烷复合膜渗透汽化分离水中正丁醇

为得到高通量的水中脱除丁醇渗透汽化膜HPSiO-c-PDMS,采用AB_2型单体缩合法合成了超支化聚硅氧烷(HPSiO)并将其与端羟基聚二甲基硅氧烷(PDMS)交联制备渗透汽化复合膜.对超支化聚硅氧烷和HPSiO-c-PDMS膜进行了化学结构和形态表征,并系统研究了PDMS分子量大小对膜结构及其渗透汽化性能的影响.结果表明:超支化聚合物支化度(DB)达到0.73;HPSiO-c-PDMS膜具有较大的通量和分离因子,随着PDMS分子量的增加,其渗透通量减小而分离因子增加.

纳米二氧化硅/超支化聚硅氧烷/氰酸酯树脂复合材料的性能研究

采用硅烷偶联剂表面处理过的纳米二氧化硅(nano-SiO2)作为填料改性超支化聚硅氧烷/氰酸酯(HBPSi/CE)树脂体系。结果表明:适量的nano-SiO2既可同时提高HBPSi/CE树脂的韧性和强度,又可改善其耐水性能;当nano-SiO2质量分数为3.0%时,nano-SiO2/HBPSi/CE体系的冲击强度(14.1 kJ/m2)和弯曲强度(118.4 MPa)分别比HBPSi/CE树脂提高了26%和12%,其吸水率低于HBPSi/CE树脂,介电常数略高于HBPSi/CE树脂,介电损耗角正切与HBPSi/CE树脂相当。

氰酸酯/聚苯醚/超支化聚硅氧烷接枝纳米SiO_2复合材料的性能

以介电性能优异的聚苯醚(PPO)改性的双酚A型氰酸酯树脂(CE)为基体,分别以超支化聚硅氧烷接枝的纳米二氧化硅(HBP-SiO2)和未处理的纳米二氧化硅(nano-SiO2)为改性剂,制备了CE/PPO/HBP-SiO2和CE/PPO/nano-SiO2两种三元体系复合材料,并利用傅里叶变换红外光谱仪、差示扫描量热仪等分析手段对HBP-SiO2及复合材料的结构与性能进行了研究,结果表明,nano-SiO2的加入有助于提高改性体系的力学性能,且HBP-SiO2比nanoSiO2显示出更好的改性效果;CE/PPO/HBP-SiO2体系的介电常数均低于CE/PPO/nano-SiO2、CE/PPO、CE体系,而介电损耗因子比CE、CE/PPO体系的小,比CE/PPO/nano-SiO2体系的大。

超支化聚硅氧烷合成与应用的研究进展

超支化聚硅氧烷以独特的结构和优越的性能而成为近年来高分子材料领域的研究热点。系统地论述了近年来关于超支化聚硅氧烷的合成方法及其应用的研究,着重综述了硅氢加成和水解反应过程中各种因素对反应过程及产物物化性能的影响。硅氢加成反应因具有副反应少和产率高等优点而被广泛应用。

超支化聚硅氧烷的合成及其在树脂改性中的应用进展

超支化聚硅氧烷作为一种新型的的高分子材料,以其半有机半无机的分子结构和高低温、强烈憎水性等性能被广泛研究及应用。本文在综述超支化聚硅氧烷合成方法的基础上,对其在树脂改性方面的研究进行了总结,并展望了其未来的发展方向。

超支化聚硅氧烷改性聚偏氟乙烯微孔膜的制备及膜蒸馏性能

采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(A-174)水解缩合反应合成超支化聚硅氧烷(HPSi O),并用其改性聚偏氟乙烯(PVDF)制备疏水HPSiO-PVDF微孔膜。通过红外光谱、核磁共振、水接触角、孔隙率、孔径分布、力学强度等表征方法研究了所制膜的结构和性能,以及微孔膜膜蒸馏性能。结果表明,HPSiO的加入降低了膜孔径,提高了微孔膜的孔隙率、疏水性能、力学性能及真空膜蒸馏性能。

氮化硼/超支化聚硅氧烷-聚酰亚胺粘结固体润滑涂层的性能

通过“一步法”设计制备了端氨基超支化聚硅氧烷(HBPSi-NH2)-聚酰胺酸(PAA)粘结剂(HBPSi-PAA),然后利用喷涂法将其与固体润滑剂聚多巴胺包覆的球磨剥离六方氮化硼(PDA@exf-h-BN)纳米片喷涂在马口铁表面,经固化后制备出PDA@exf-h-BN/HBPSi-PI粘结固体润滑涂层.采用MMUD-1B型摩擦磨损试验机和SDTA 85热失重分析仪分别对涂层的摩擦学性能和热性能进行了研究,并对其摩擦机理进行了初步探讨.结果表明:当HBPSiNH2和PDA@exf-h-BN的引入量分别为10.0%(质量分数)和12.0%(质量分数)时,粘结固体润滑涂层的摩擦系数稳定在0.12,相比纯PI涂层降低了约65.7%,耐磨寿命可达60 min,并且初始分解温度从319.8℃提升至545.6℃,残余质量达到74.6%,其优异的摩擦学性能和热稳定性主要归因于HBPSi-NH2和PDA@exf-h-BN的“软-硬”粒子协同减摩抗磨效应以及二者所赋予涂层优异的热稳定性.

石墨烯/超支化聚硅氧烷涂层的制备与防腐性能研究

为改善有机硅涂层的防腐性能,本实验采用硅烷改性氧化石墨烯掺杂超支化聚硅氧烷,制得石墨烯改性超支化聚硅氧烷(HBPSi-PDM-SGO)涂层,探讨了硅烷改性氧化石墨烯含量对涂层热稳定性、防腐性等的影响。结果表明,HBPSi-PDM-SGO的热稳定性较好,防腐性也得到了显著提高;此外,硅烷改性氧化石墨烯还可以改善涂层的机械性能,并缩短涂层的固化时间。

表面能连续可调的反应性超支化聚硅氧烷的制备与性能

针对不同应用场景对聚硅氧烷性能要求的变化,通过改变含环氧基和苯基的硅氧烷单体投料比,以水解缩合的方式制备一系列表面能连续可调的高固含量超支化聚硅氧烷。结合电导率测试、核磁共振氢谱、硅谱、凝胶渗透色谱三联检测仪确定在pH=1的条件下反应4 h可以得到水解程度为96.1%,支化度为51.2%,Mark-Houwink常数α在0.3左右,具有近似球形结构的超支化聚硅氧烷。通过接触角测试计算表面能发现,随苯基硅氧烷摩尔分数的提升,疏水性提高,表面能在36.5~46.7 mJ·m^(-2)连续下降。透光率测试结果表明聚硅氧烷表面能与环氧树脂表面能差越大,透光率越小,当表面能差达到8.2 mJ·m^(-2)时,可见光透过率(700 nm)大幅下降了56.6%,此时树脂间不相容性显著提高。扫描电子显微镜-能谱分析仪测试表明硅树脂在固化混合物中的质量分数是从底面到表面逐渐增加,发生了明显的分层。超支化聚硅氧烷的热氧稳定性也随苯基硅氧烷的摩尔分数提升而增强。

超支化聚硅氧烷在改性方面的应用研究

超支化聚硅氧烷具有特殊的分子结构和大量可修饰的端位功能基团,并且具有低粘度、高耐热性、高反应活性、润滑性等物理化学特性,被广泛应用于涂料、功能材料、生物医药载体等领域,是近年来的研究发展的热点之一.在介绍超支化聚硅氧烷合成方法的基础上,主要综述了超支化聚硅氧烷在物质改性方面的实际应用.

超支化聚硅氧烷包覆聚磷酸铵对PET阻燃性能的影响

以超支化聚硅氧烷(HBPSi)和聚磷酸铵(APP)为原料合成了一种膨胀型阻燃剂——超支化聚硅氧烷包覆聚磷酸铵(A-S)。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电镜(SEM)分析结果表明,HBPSi可通过离子交换反应包覆在APP表面而成功制备出A-S。利用双螺杆挤出机,将APP、A-S分别与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)共混制得阻燃聚酯。热失质量分析(TGA)结果表明,A-S可缓解APP造成的PET提前分解,并大幅提高PET的残炭量。极限氧指数(LOI)、垂直燃烧、微型量热测试结果说明,PET/A-S具有良好的阻燃性和抗熔滴性能。TGA、FT-IR和SEM结果证明,A-S在气相和凝固相阻燃中都能发挥作用。

超支化聚硅氧烷改性双马来酰亚胺树脂的研究

将共聚改性与端氨基超支化聚硅氧烷(HBPSi(N))的合成一步完成,建立了一步法制备改性双马来酰亚胺树脂(记为B/D/H(N))的方法.以N,N′-4,4′-二苯甲烷双马来酰亚胺(BMI)、二烯丙基双酚A(DBA)组成的体系(记为B/D)为对比,探讨了HBPSi(N)含量对B/D/H(N)树脂性能的影响.研究结果表明,HBPSi(N)含量对B/D/H(N)树脂的性能有重要影响.少量HBPSi(N)的加入不仅可以显著提高固化物的韧性,而且能有效加快树脂的凝胶时间,同时大幅度提高固化树脂的耐热性、介电性能和耐湿性.这些性能的改善主要缘于HBPSi(N)的加入改变了交联网络的分子结构.B/D/H(N)体系优异的综合性能使之在制备先进树脂基复合材料、胶黏剂方面显示出很大的应用潜力.

超支化聚硅氧烷/双马来酰亚胺树脂的固化反应

利用酯交换法制备出一种结构中同时含有亚氨基和氨基的新型超支化聚硅氧烷(HBPSi-NH2),并以其对双马来酰亚胺树脂(BMI)改性得到HBPSi-BMI,通过红外光谱、凝胶时间测试及示差扫描量热分析研究了HBPSi-BMI体系的固化反应过程及固化动力学。结果表明,HBPSi-BMI体系的固化工艺为140℃/2 h+180℃/2 h+220℃/4 h+250℃/6 h,HBPSi-NH2的加入很好地促进了BMI树脂体系的固化反应,且树脂体系的表观活化能也有所降低,从而使得HBPSi-BMI树脂成为工程领域具有良好应用前景的复合材料基体树脂。

超支化含苯基聚硅氧烷亲CO2特性及分子模拟

通过水解缩聚法制备了含有不同苯基含量的超支化聚硅氧烷,考察了苯基的引入对超支化聚合物在CO2中溶解性能的影响。浊点压力测试得出,苯基的引入在超支化结构中对聚合物在CO2中的溶解度影响不大,超支化聚合物中苯基含量的增加没有导致浊点压力的明显升高,有望实现作为CO2增稠剂兼具较好的溶解度和增稠性能。分子模拟计算分析了超支化聚硅氧烷和直链聚硅氧烷与CO2分子间的相互作用以及超支化聚硅氧烷分子间的相互作用,发现含苯基的超支化聚硅氧烷具有更低的内聚能密度(CED)和溶解度参数(δ),表现出更弱的聚合物分子间相互作用,有利于超支化有机硅氧烷在CO2体系中的溶解。

超支化聚硅氧烷改性双马来酰胺树脂的固化反应

通过酯交换法制备出含有伯胺的新型超支化聚硅氧烷(HBPSi-NH2),并将其用于改性双马来酰亚胺(BMI)树脂体系,通过凝胶时间测试,红外光谱及示差扫描量热分析研究了HBPSi-NH2的加入对BMI树脂体系固化反应的影响。结果表明,改性后体系的的表观活化能为71.29kJ/mol,较改性前的80.10kJ/mol有所降低,体系活性增加,HBPSi-NH2的加入促进了BMI树脂体系的固化反应。

双键超支化聚硅氧烷在芳纶纤维表面的原位生长

以显著提升芳纶纤维与橡胶基体之间的界面结合强度为目标,本文开发了一种在芳纶纤维表面原位生长碳碳双键超支化聚硅氧烷的策略:首先借助多巴胺的仿生修饰建立初始层,接着采用迈克尔加成反应接枝氨基硅烷偶联剂创建中间层,最后通过脱水缩合反应实现原位生长。改性前后的芳纶纤维表面形貌和化学结构采用扫描电镜、傅里叶变换红外线光谱分析仪、X射线光电子能谱分析仪及热失重分析仪进行了测试表征。由芳纶纤维增强橡胶基复合材料的H-抽出力测试结果可得,本文采用的改性方法能够提升约66.4%的界面结合强度,其原因主要可以归结为表面粗糙度的提升及纤维束与橡胶共硫化的实现。对比分析发现,聚多巴胺初始层的采用使本改性方法具有较高的普适性和工业应用潜力。