POSS基高分子材料的合成及热性能

倍半硅氧烷(PO SS)是由S i-O组成的纳米大小无机笼型骨架芯即(S iO1.5)n,在其顶点处连接有机取代基团的特殊结构分子,PO SS基高分子材料,由于其优异的热性能引起人们广泛兴趣,文中从合成和热性能两方面,对PO SS基高分子材料的研究进行综述,并提出了今后的发展方向。

八氨苯基POSS交联改性聚氨酯弹性体的制备与性能

以八氨苯基多面体低聚倍半硅氧烷(OapPOSS)为交链剂,原位合成了含有POSS结构的聚氨酯弹性体纳米复合材料,分别采用FT-IR、光学显微镜,动态热机械(DMA)分析以及热重分析(TGA)等对所合成的复合材料进行了表征。结果表明:随着OapPOSS用量的增加,所制POSS/PUE复合材料的拉伸强度增加,扯断伸长率下降,储能模量增加,阻尼因子下降,玻璃化转变温度升高,热分解速率降低。

乳液聚合制备POSS/PVAc复合材料及其热性能

以1,3,5,7,9,11,13-苯基-15-乙烯基笼型倍半硅氧烷(乙烯基POSS)与醋酸乙烯酯(VAc)为原料,采用半连续乳液聚合法制备了POSS/PVAc复合材料。采用傅立叶转变红外光谱(FT-IR)、核磁共振(1H-NMR)等表征POSS/PVAc复合材料的结构和组成,利用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)研究了POSS分子在POSS/PVAc复合材料中的分散性。POSS/PVAc复合材料的性质以及POSS对复合材料性质的影响是通过热失重分析(TGA)技术和差示扫描量热(DSC)技术来进行研究的。结果表明,加入1%与5%POSS的复合材料Tg分别比纯PVAc高出7℃与15℃,5%的复合材料热分解温度达到324℃,比纯PVAc分别提高70℃。

基于POSS的ATRP引发剂的合成及其PMMA杂化材料制备

通过苯基三氯硅烷的水解、缩合合成了八苯基倍半硅氧烷(OPS),再经硝化、还原制备了八氨基苯基倍半硅氧烷(OAPS),在此基础上进一步合成了ATRP引发剂BOAPS,并运用FT-IR、NMR对产物的结构进行了表征。采用ATRP方法制备了PMMA/BOAPS杂化聚合物,运用GPC、DSC及TGA手段对杂化材料的结构与热性能进行了分析。结果表明,PMMA杂化物的数均分子量(Mn)为58000,分子量多分散系数为1.12。与分子量相近的线性PMMA相比,PMMA/BOAPS杂化材料的玻璃化转变温度(Tg)提高了约16℃,10%失重时热分解温度升高约64℃。

不同拓扑结构的POSS/聚合物的合成及热稳定性的研究

以单官能团笼状倍半硅氧烷(POSS)、八官能团笼状倍半硅氧烷(POSS)分别为引发剂,CuCl/2,2联吡啶为催化剂,采用原子转移自由基聚合方法制备了"蝌蚪"形、星形POSS/PMMA和POSS/PMMA-b-PS复合材料。研究结果表明:通过ATRP法,能成功制备具有特定结构的POSS/PMMA和POSS/PMMA-b-PS复合材料。相比于纯的聚合物基体,星形POSS/PMMA复合材料的热稳定性降低,"蝌蚪"形POSS/PMMA复合材料的热稳定性提高。"蝌蚪"形POSS/PMMA-b-PS比星形POSS/PMMA-b-PS的热稳定性好。

POSS/PMMA纳米复合材料制备及其热性能研究

文章以CuCl/2,2’-联吡啶为催化剂,单功能基POSS-Cl为引发剂,采用原子转移自由基聚合方法制备了POSS/PMMA核壳型结构的纳米复合材料,通过FTIR1、H-NMR、XPS等手段对其进行表征,并用DSC、TGA等检测手段对其热性能进行研究。研究结果表明,ATRP法制备POSS/PMMA纳米复合材料是可行的,POSS的加入对PMMA的热性能有较大程度地提高。

含POSS聚合物的制备与性能研究进展

多面体齐聚倍半硅氧烷(POSS)具有特殊的笼状结构,可从纳米尺度上起到对聚合物的改性作用。通过不同的方法将POSS分子引入到聚合物体系中去,以改善聚合物性能是聚合物改性的重要手段之一。文中从聚合方式上对含POSS聚合物的制备进行介绍,包括传统自由基聚合、活性聚合、缩聚聚合和开环聚合,并对合成的含POSS有机/无机聚合物的性能进行相关介绍。

以活性聚合制备POSS/聚合物杂化材料的研究进展

活性聚合由于在控制聚合物一次结构方面的优势,多面体低聚物倍半硅氧烷(POSS)由于其特殊的笼型结构、纳米尺寸,以活性聚合制备POSS/聚合物杂化材料得到了广泛的关注。介绍了以活性聚合制备POSS/聚合物杂化材料的方法,指出了目前仍存在的问题、展望了未来的发展趋势。

笼型倍半硅氧烷(POSS)基多含氟支链共聚物的制备及其在棉织物上的应用

以季戊四醇为原料,经4步合成了含三条全氟烷基链的丙烯酸酯单体,并以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,与八乙烯基笼型倍半硅氧烷(Ov-POSS)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)进行自由基溶液聚合获得POSS基含氟共聚物。经核磁共振(~1H-NMR、^(19)F-NMR、^(13)C-NMR)、红外光谱(FT-IR)、元素分析、扫描电子显微镜(SEM)和热重分析(TGA)等进行确证和表征。通过调节3种单体配比,可以获得具有超疏水性、良好疏油性的共聚物(Ov-POSS质量分数10%,MMA与含氟单体摩尔比为4:1),经其处理过的棉织物的对水接触角能够达到156°,对色拉油接触角为124°。

POSS改性含氟苯丙树脂乳胶的制备及性能表征

为提高含氟苯丙乳胶的热稳定性、疏水性及力学性能,以八甲基丙烯酰氧丙基笼型倍半硅氧烷(T8-MA-POSS)、丙烯酸丁酯(BA)、苯乙烯(ST)、甲基丙烯酸十二氟庚酯(G04)及其他丙烯酸类功能单体为主要原料,通过半连续加料法及种子乳液聚合,制备出一种POSS改性的含氟苯丙多元共聚乳胶(P-BHSAG)。探讨了不同POSS含量对乳胶性能及转化率的影响,利用FT-IR、粒度仪、TGA、SEM研究了乳胶膜的结构组成及应用性能。结果表明:当POSS含量逐渐上升时,乳胶稳定性、转化率有不同程度的降低;乳胶粒径从87.67 nm增至105.4 nm;P-BHSAG膜的热分解温度及残余量有不同程度的提升,在800℃时残余量从3.7%提高至5.2%。SEM结果表明,POSS在P-BHSAG涂膜表面形成海岛粗糙结构,改善了涂层疏水性。当POSS添加量为3%时,涂层接触角116°,附着力1级,硬度2H。

N-卤胺POSS共聚物改性织物及其抗菌疏水性能

文章通过自由基聚合方法将八乙烯基低聚倍半硅氧烷、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸三氟乙酯进行反应制备N-卤胺改性的低聚倍半硅氧烷(POSS)共聚物,并表征其结构性能。首先采用“浸渍-焙烘”的方法将N-卤胺改性POSS共聚物整理到棉织物表面并对其进行氯化处理,制备了具有抗菌疏水功能的棉织物。然后对整理前后棉织物的表面形貌、接触角、存储稳定性和抗菌性能进行表征分析,结果表明整理后棉织物的接触角达到134.5°,且在5 min内能够杀死100%的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌,即具有优异的抗菌疏水性能。此外,对棉织物的断裂强力、透气透湿性能进行测试,结果表明整理后的棉织物具有优异的物理机械性能和透气透湿性能。最后对织物的耐摩擦和耐皂洗稳定性的测试表明,抗菌疏水棉织物具有良好的机械耐久性和水洗耐久性。

接枝聚合制备具有超低介电常数聚酰亚胺纳米复合物材料

通过热引发甲基丙烯酸环戊基-立方低聚倍半硅氧烷(R7R'Si8O12,POSS)(MA-POSS)与臭氧预处理的含氟聚酰亚胺(FPI)自由基接枝共聚制得了含多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)的FPI纳米复合物.用核磁共振(NMR)、X-射线衍射(XRD)及场发射扫描电镜(FESEM)等手段对POSS/FPI纳米复合物的化学组成及其形貌结构进行了表征.POSS/FPI纳米复合物薄膜与原始FPI薄膜相比具有更低的、可调的介电常数,它的介电常数(κ)在2.5～2.1之间.

聚苯乙烯-丙烯酸丁酯/八异辛基倍半硅氧烷复合乳液的制备及稳定性研究

用细乳液聚合方法制备了聚苯乙烯-丙烯酸丁酯／八异辛基倍半硅氧烷复合乳液（PSt-BA／POSS），探讨了八异辛基倍半硅氧烷在乳液中的含量对复合乳胶粒的形态、平均粒径及分布以及乳液稳定性的影响。结果表明复合乳胶粒子平均粒径为70～100nm，POSS的含量对乳胶粒的形态和粒径分布有明显的影响，复合乳液具有良好的稀释稳定性和离心稳定性。

ROP和ATRP法制备具有核壳结构的温敏性纳米胶束的研究

结合活性开环聚合(ROP)和原子转移自由基聚合(ATRP)方法,制备了以POSS-OH为核引发剂、PCL为核和PNIPAM为壳的X聚合物纳米胶束。借助GPC,IR,NMR,TEM,UV和DLS对聚合物的分子量、结构、形貌和温敏性进行了分析。结果表明,成功合成了星型嵌段共聚物;当POSS-OH的质量一定时,可以通过[CL]控制POSS-PCL的分子量;纳米胶束具有较为规整的球形和粒径分布均一;纳米胶束具有明显的温敏性与宽的相转变温度。

负离子合成POSS端基官能化聚苯乙烯

以苯乙烯为单体、氯丙基七异丁基多面体低聚倍半硅氧烷(chloropropyllsobutyl POSS,POSS-Cl)为封端剂、正丁基锂(n-Bu Li)为引发剂、环己烷为溶剂、四氢呋喃(THF)为结构调节剂,采用阴离子聚合技术,合成了POSS端基官能化聚苯乙烯(PS-POSS).采用核磁共振仪(1~H-NMR、^(13)C-NMR)和凝胶渗透色谱仪(GPC)对PS-POSS的结构和分子量分布进行了表征,证明了POSS与聚苯环乙烯锂(PSLi)发生了封端反应生成PSPOSS;封端后分子量分布略有加宽,特别是相比传统有机封端剂,没有二聚等副产物生成.考察了引发剂种类、结构调节剂用量、POSS用量、PS分子量、封端反应温度和时间等因素对PS-POSS封端效率的影响.结果表明,在THF/n-BuLi摩尔比大于5、POSS/n-BuLi摩尔比等于1.1、反应温度为60℃、反应时间为30 min时,封端效率最高,达到80%以上;而随着PS数均分子量增加,封端效率逐渐降低.

含POSS侧基的非环二烯烃易位聚合及离子型杂化聚合物表征

基于七异丁基-胺丙基-多面体低聚倍半硅氧烷(POSS-NH2)与溴丁烯或溴代十一烯反应,一步法合成了含POSS侧基的两种杂化二烯烃.以钌卡宾络合物为催化剂的非环二烯烃易位(ADMET)聚合,短链二烯烃未能发生,而长链二烯烃能顺利实现.将杂化二烯烃转变为离子型杂化二烯烃,其ADMET聚合活性较高,随着反应时间延长,聚合物分子量明显增大,分子量分布变窄,体现了逐步聚合的特征.核磁共振分析揭示了聚合物的不饱和结构和聚合反应的变化过程.主链不饱和的无定形聚合物,经氢化作用转变为饱和的离子型杂化聚乙烯,POSS基团精确地连接在聚乙烯骨架的侧位上,且POSS基团和聚乙烯骨架均表现出较强的结晶能力.这种离子型杂化聚乙烯具有球形的单分子或聚集形态,可直接构筑纳米尺度的聚合物材料.

含有笼型POSS的聚丁二烯纳米杂化材料的制备及其微观结构

为调节橡胶结构和改善其性能,以烯丙基七异丁基多面体齐聚倍半硅氧烷(Allyllsobutyl POSS)和丁二烯(Bd)为聚合单体,正丁基锂(n-BuLi)为引发剂,环己烷为溶剂,乙基四氢糠基醚(ETE)为调节剂,采用负离子引发聚合法成功地制备了聚丁二烯(PB)/POSS纳米杂化材料,系统地研究了聚合反应条件、调节剂和POSS加入量等因素对共聚合反应和杂化材料微观结构的影响.结果表明,POSS的引入明显降低了共聚合反应速率和共聚物的分子质量,分子质量分布也有所加宽;改变反应条件对共聚合反应影响有限,但加入调节剂可明显提高共聚合反应速率;POSS的引入明显增加了PB中的1,2结构含量,并显示出与调节剂在调节结构方面的良好协同作用.

POSS/PS复合材料的制备及其热性能研究

以1,3,5,7,9,11,13-苯基-15-氯丙基笼型倍半硅氧烷(POSS-Cl)与二乙醇胺进行反应,将末端氯基团转化为两个端羟基,通过羟基与2-溴代异丁酰溴的酯化反应得到POSS-(Br)2引发剂,并运用原子转移自由基聚合(ATRP)成功合成了一种新型POSS/PS复合材料。采用傅里叶红外(FTIR)、核磁共振(NMR)等手段对POSS和POSS/PS的结构进行了表征。通过差示扫描量热(DSC)和热失重(TGA)分析对POSS/PS复合材料的热性能进行了研究。结果表明:POSS单元的引入能显著提高聚合物的热稳定性。

MA^(7iBu)-POSS与MMA本体聚合反应动力学及竞聚率研究

为研究POSS参与聚合反应的反应动力学,以MA^(7iBu)-POSS和MMA的本体聚合反应为研究对象,采用称重法测定转化率,得到转化率曲线以及各单体用量对反应速率的影响。结果得出:反应速率随着温度和引发剂浓度的增加而增加,随MMA质量的增加而降低,而MA^(7iBu)-POSS对反应速率的影响是先增大后减小,且存在一个拐点A。另外,得到聚合反应的活化能Ea=87.297kJ/mol;反应级数(引发剂)i=0.617,当MA^(7iBu)-POSS的浓度C_(N)小于0.1239mol/L,MA^(7iBu)-POSS的反应级数n=0.217,当C_(N)大于0.1239mol/L,n=-0.202;同时,得出竞聚率r_(1)(MMA)=1.212,r_(2)(MA^(7iBu)-POSS)=0.567,由此得出,MMA的自聚大于共聚,MA^(7iBu)-POSS的共聚大于自聚,二者在聚合物中的分布情况为无规分布。

活性负离子聚合法制备POSS基七臂星形聚合物及其表征

首先利用高真空活性负离子聚合方法制备聚异戊二烯锂(PI-Li)和(聚苯乙烯-b-聚异戊二烯)锂(PS-PI-Li)活性链,再与单羟基七乙烯基多面体齐聚倍半硅氧烷(VPOSS-OH)发生加成反应,一步法制备2种含羟基的七臂星形聚合物.用分级沉淀法去除低加成产物,即可得到纯的七臂星形聚合物7PI-POSS-OH和7(PS-PI)-POSS-OH,利用凝胶渗透色谱(GPC)、核磁共振波谱(1H-,13C-NMR)、红外光谱(FTIR)和基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)表征了聚合物的化学结构、分子量及分子量分布,并通过热失重分析(TGA)测试了聚合物的热分解温度.