苯基乙烯基低聚硅倍半氧烷的合成及乙烯基酯树脂复合物的性能

以苯基三甲氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为原料,制备了苯基乙烯基低聚硅倍半氧烷(MPOSS),采用^(1)H-NMR,^(13)C-NMR,^(29)Si-NMR和MALDI-TOF-MS证明MPOSS段主体为完整的T10和T12笼型结构。将MPOSS用于乙烯基酯树脂(VER)制备了VER/MPOSS复合物,热重分析、差示扫描量热分析和力学性能测试表明,VER/MPOSS复合物的热稳定性和玻璃化转变温度随MPOSS比例增加而升高;相对于纯VER,添加20%的MPOSS后复合物的弯曲强度、弯曲模量和断裂力分别提高了203%,365%和200%,力学性能显著提升。极限氧指数、锥形量热、热重-红外等阻燃性能与机理研究表明,MPOSS促进了致密炭层的形成,阻止了有机挥发性产物的释放,降低了VER的热释放、烟释放和有毒气体释放量,增强了VER/MPOSS复合物的阻燃性能。综合认为,MPOSS同时提高了乙烯基酯树脂的力学性能、阻燃性能和综合性能。

多阻燃剂协同实现PP泡沫的高效阻燃改性

为提高聚丙烯(PP)泡沫的阻燃性能,以偶氮二甲酰胺(AC)为发泡剂,聚磷酸铵(APP)、双季戊四醇(PER)、三嗪大分子成炭剂(CFA)和有机倍半硅氧烷(POSS)为协同阻燃剂,通过双螺杆挤出造粒和平板硫化仪热压工艺,制备未发泡PP塑料样条以及发泡后的PP泡沫样条。通过对燃烧过程、残炭量与碳层结构分析等方面评估不同配比的PP泡沫复合材料的阻燃性能。结果表明,当AC添加质量分数为2%时,APP催化CFA和POSS来提高PER的炭层质量,形成致密碳层,提高了阻燃性能。当阻燃剂总添加质量分数为30%且APP,PER,CFA和POSS的质量比为15∶5∶8∶2时,PP泡沫复合材料的极限氧指数为32.6%,达到最高阻燃级别HF-1,形成的炭层具有优异的抑烟、隔热效果。

低聚硅倍半氧烷在HTPB复合推进剂中的多功能作用

为提升复合固体推进剂的综合性能,将不同质量分数的八苯基硅倍半氧烷(OPS)、八氨基苯基硅倍半氧烷(OAPS)、八硝基苯基硅倍半氧烷(ONPS)和八(二硝基苯基)硅倍半氧烷(ODNPS)等4种有机-无机杂化结构的多面体低聚硅倍半氧烷(POSS)加入端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂中。使用电子万能试验机、热机械分析仪测定推进剂的拉伸力学性能;使用氧弹量热仪测定推进剂在3 MPa氮气下的爆热;利用线扫描摄像燃速测定系统测定了推进剂的燃速—压强关系;采用扫描电镜、激光粒度仪和X射线衍射仪(XRD)对推进剂爆热测试后的凝聚相燃烧产物进行微观形貌、粒度及物相分析;采用同步热分析仪、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)等对POSS影响推进剂燃烧的机理进行了分析。结果表明,4种POSS均可增强推进剂的拉伸力学性能,八氨基苯基硅倍半氧烷(OAPS)效果最优;4种POSS均可提高推进剂的燃速,ONPS质量分数为3%时,推进剂燃速及爆热最高;4种POSS均可促进推进剂铝燃烧,明显减小凝聚相燃烧产物的粒径,ODNPS效果最优。分析认为,ONPS和ODNPS热解、燃烧产生的纳米尺寸的芳香碳和氧化硅,提高了推进剂燃速,抑制了推进剂铝燃烧团聚。

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。

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。

吸收剂量对多面体低聚倍半硅氧烷/聚(氨酯-酰亚胺)辐射共交联纳米复合泡沫材料的影响

以甲基丙烯酸β-羟乙酯和乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)为原料,采用一步法制得POSS/聚(氨酯-酰亚胺)纳米复合泡沫材料,研究了γ射线吸收剂量对纳米复合泡沫材料性能的影响。结果表明,在吸收剂量为50 kGy的条件下辐照,材料表现出最好的热稳定性;纳米复合泡沫材料玻璃态区的储能模量最高,损耗模量也遵循同样规律,但在75 kGy条件下损耗峰值最高。另外,吸声性能、阻燃性能和压缩强度都随着吸收剂量的增大而提高。

POSS改性聚合物复合材料力学性能研究进展

介绍了笼形倍半硅氧烷(POSS)的结构、分类以及POSS改性聚合物力学性能的特点和机理,综述了POSS改性聚合物(包括聚烯烃、环氧树脂、聚丙烯酸酯、聚氨酯等)复合材料力学性能的研究进展,并展望了POSS改性聚合物复合材料的发展前景。

PC/POSS复合材料的制备及热性能

合成及表征了八苯基倍半硅氧烷（PH-POSS）、γ-甲基丙烯酰氧丙基倍半硅氧烷（MA-POSS）,并利用差示扫描量热（DSC）和热重分析（TGA）分别研究其在聚碳酸酯（PC）体系中对体系热性能的影响。研究结果表明,复合材料Tg随着PH-POSS含量的增加而降低;而随着MA-POSS含量的增加基本不受影响。在氮气中,复合材料起始降解温度（T5%）比PC略低,随后其降解速率变慢,最大失重温度（Tmax）提高1℃~15℃。在空气中,复合材料T5%、Tmax均高于PC相应温度,且MA-POSS复合材料的Tmax随MA-POSS添加量的增加而升高22℃~50℃;且两种复合材料700℃残余率增加了5%~12%。

笼型倍半硅氧烷(POSS)/环氧杂化树脂体系固化反应动力学及性能研究

为了提高环氧树脂的耐热性,采用笼型倍半硅氧烷(POSS)改性双酚A型环氧树脂E51,得到有机无机杂化树脂。采用Ozawa和Kissinger两种方法研究了杂化树脂/4,4′-二氨基苯砜(DDS)体系的固化反应动力学。TGA分析表明,POSS的加入提高了E51/DDS固化树脂体系的热性能。

氯甲基笼型倍半硅氧烷改性双酚A环氧树脂性能

引言 双酚A环氧树脂是目前应用最广、用量最大的环氧树脂，具有良好的化学稳定性、电气绝缘性被广泛应用于涂料和电子电器等领域；然而，双酚A环氧树脂存在耐热性较差和固化后脆性大等缺点，因此如何提高环氧树脂的耐热性及力学性能等是目前改性研究的热点之一[1-5]。而笼型多面体倍半硅氧烷（POSS）是一类具有（RSiO1.5）。通式的纳米材料，因其特殊的分子组成结构使得POSS具有优异的耐热、介电和抗辐射等性能。

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。

具有低介电常数的CE/POSS-MPS复合材料的结构与性能

由蠕虫型结构的氨基功能化的介孔二氧化硅(AP-MPS)和八环氧基倍半硅氧烷(G-POSS)制备出一种新型杂化的纳米颗粒(POSS-MPS),作为填料加入到氰酸酯树脂(CE)中制备了CE/POSS-MPS复合材料。通过傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、N2吸附脱附等方法表征了POSS-MPS的结构,对比分析了CE/MPS及CE/POSS-MPS复合材料的力学性能、介电性能和耐热性能。结果表明,POSS成功接枝到MPS上,对MPS的孔结构进行了部分封闭,且提供了更多的反应性基团。与纯CE相比,MPS和POSS-MPS的引入,均使复合材料的力学性能和玻璃化转变温度(Tg)得到提高,介电常数和介电损耗降低。CE/POSS-MPS复合材料的弯曲强度和弯曲弹性模量总体上略低于CE/MPS复合材料,但其冲击强度比后者有明显的提高。在高填料用量下,CE/POSS-MPS复合材料的介电常数和介电损耗相比于CE/MPS得到有效降低,Tg提高,当POSS-MPS用量为4份时,复合材料的介电常数和介电损耗分别为2.78和0.0079,Tg达到251℃。POSS-MPS的加入使CE的断裂呈韧性断裂,并使其高温下的热分解得到抑制。

乙烯基POSS的合成及POSS/PMMA纳米复合材料的制备

利用乙烯基三甲氧基硅烷缩合水解制备八聚乙烯基笼型倍半硅氧烷(OvPOSS),然后将其与γ-巯丙基三乙氧基硅烷(KH580)采用巯基-烯点击化学反应制备带有部分乙烯基和烷氧基的POSS,用红外光谱、核磁共振、凝胶渗透色谱、飞行质谱等手段对其结构进行表征分析。通过自由基聚合将POSS引入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中,制备新型纳米复合材料EV-POSS/PMMA,利用X射线衍射、扫描电镜、热重分析探讨了OvPOSS、EV-POSS在PMMA中的形态特征、分散性、透光率及材料的热稳定性能。结果显示,OvPOSS在PMMA中结晶程度大,分散性差,导致其对PMMA的热稳定的影响不明显;EV-POSS则呈现良好的分散性,包覆于PMMA中,对PMMA的热稳定性提高显著,同时对于PMMA的透光率影响较小。

笼型环氧GM-POSS改性双酚-A环氧树脂的固化动力学与热性能

为降低笼型倍半硅氧烷环氧树脂的官能度,合成了一种含有部分甲基的笼型倍半硅氧烷环氧树脂(GM-POSS),其结构以六面体的T8结构为主。用DSC、TG、TBA和x-射线能谱仪研究了GM-POSS/双酚-A环氧共混物与甲基四氢苯酐(M eTHPA)的固化性能及热性能。结果表明2种环氧可共同固化,固化反应的平均活化能Ea为71.10 kJ/mol,反应级数为一级;固化树脂的玻璃化转变温度、热分解温度及热残余量均随GM-POSS加入量的增加而升高。

多面齐聚倍半硅氧烷改性环氧的制备及表征

以八苯基多面齐聚倍半硅氧烷为原料通过溴代,格氏试剂与丙酮加成等反应制备了八多羟基苯基多面齐聚倍半硅氧烷,并对产物进行了FTIR表征。采用该产物改性环氧树脂,并通过热失重分析仪、示差扫描量热仪对其固化物的热性能进行了研究。结果表明:该合成具有活性官能团的多面齐聚倍半硅氧烷的方法可行。在环氧树脂中加入八多羟基苯基多面齐聚倍半硅氧烷对其固化物热稳定性影响不大,但可以显著提高材料的玻璃化转变温度,当其质量分数为5.13%时,Tg可达183.2℃。

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。

含有POSS的嵌段聚合物的制备及热性能

以单官能团笼状结构倍半硅氧烷(POSS)为引发剂,氯化亚铜/2,2-联吡啶为催化体系,甲苯为溶剂,采用原子转移自由基聚合法(ATRP)制备了大分子引发剂POSS/PMMA和POSS/PMMA-PS嵌段聚合物。通过核磁共振(1H-NMR)、X射线光电子能谱(XPS)和凝胶渗透色谱(GPC)表征了大分子引发剂和嵌段聚合物的结构,实现了POSS在聚合物中的单分散。此外,热重分析(TGA)结果表明,POSS/PMMA和POSS/PMMA-PS嵌段聚合物的分解温度与纯聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)相比分别提高了60℃和151℃。

氰酸酯/G–POSS杂化材料的制备及性能研究

采用八环氧基笼型倍半硅氧烷(G–POSS)与双酚A型氰酸酯树脂(CE)共混制备了高性能CE/G–POSS杂化材料,考察了不同G–POSS含量时杂化材料的力学性能、热性能、介电性能和耐湿性。结果表明,G–POSS改性的CE断面存在大量波纹状和鱼鳞片状结构,增加了材料的韧性,当G–POSS含量为7份时,杂化材料的冲击强度达到最大值23.8 kJ/m2,比纯CE提高了158%;当G–POSS含量为4份时,杂化材料的介电常数由3.27下降到3.05,达到最小;随着G–POSS含量的增加,杂化材料的耐热性和耐湿性均有所下降。

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。

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。