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。

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。

多分散POSS/环氧树脂复合材料的制备及性能研究

以工业级的3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷为原料,通过硅烷水解法合成出低成本的多分散环氧基低聚倍半硅氧烷(Polydisperse POSS-EP);将此POSS添加到环氧树脂(E-54)体系中,制备得到多分散POSS/环氧树脂复合材料。采用傅立叶红外(FT-IR)、核磁共振(NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、X-射线衍射(XRD)等手段对POSS-EP的结构进行了表征。利用热失重分析(TGA)、差示扫描量热(DSC)技术及电子万能试验机对复合材料的性能进行了研究,结果表明多分散POSS的引入能显著地提高环氧树脂复合材料的热学稳定性和力学性能。

笼型倍半硅氧烷(POSS)/环氧树脂有机无机杂化材料的热性能

为了提高环氧树脂(EP)的性能,采用具有氨基官能团的笼型倍半硅氧烷(POSS)改性。首先通过POSS与EP发生化学反应,形成有机无机杂化树脂;然后固化杂化树脂,得到POSS/EP有机无机杂化材料。文中研究了杂化树脂的凝胶特性和杂化材料的热性能,包括热变性温度(HDT)、玻璃化转变温度(T_g)和高温热分解性能。研究结果表明,POSS可以使EP的凝胶时间延长;当POSS质量分数在10%以内时,杂化材料的HDT和T_g随着POSS含量增加而显著提高;POSS的引入可显著提高EP的热稳定性,EP的起始热分解温度Ti为359℃,而杂化材料EP5、EP10和EP20的T_i分别为383.97℃、389.30℃和393.27℃。

POSS嵌段共聚物改性环氧树脂

采用可逆加成-断裂转移聚合(RAFT)方法合成甲基丙烯酰氧丙基七异丁基笼形倍半硅氧烷(MAiBuPOSS)和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物甲基丙烯酸乙酯(HEPO)的嵌段共聚物PMAiBuPOSS-b-PHEPO(BCP),用于改性双酚A型环氧树脂。利用扫描电镜表征环氧树脂复合材料的断面形貌,发现PMAiBuPOSS-b-PHEPO嵌段共聚物可在环氧树脂中发生自组装,形成了以POSS嵌段为核、含磷嵌段为壳的核壳结构自组装体。动态力学分析、热重分析、差示扫描量热分析、垂直燃烧测试(UL-94)及极限氧指数(LOI)研究表明,PMAiBuPOSS-b-PHEPO嵌段共聚物中PHEPO链段增强了聚合物与环氧树脂的相容性,PMAiBuPOSS链段显著提高了环氧树脂的热稳定性和阻燃性能。当PMAiBuPOSS-b-PHEPO质量分数为5%时,环氧树脂复合材料LOI值为33.0%,UL-94燃烧等级为V-0级,且其力学性能也得到显著提升。

POSS改性丙烯酸涂层的耐刮擦及紫外防护性能

丙烯酸树脂基涂层具有良好的耐候性,但其力学性能较差,耐刮擦及摩擦磨损性能不足等缺点易导致其使用寿命降低。为改善其耐刮擦及摩擦磨损性能,进一步提高其耐候性和延长使用寿命,采用溶胶凝胶法合成了八乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷(OvPOSS),进一步将其与丙烯酸树脂(PMB)原位复合改性制备了不同OvPOSS添加量的有机无机杂化树脂。利用光镜、接触角测量仪、显微硬度仪等表征了OvPOSS改性树脂制备的涂层在紫外辐照前后的表面形貌、接触角、硬度等;采用纳米划痕仪和摩擦试验机研究了涂层改性前后的耐刮擦和摩擦磨损性能。结果表明:当添加OvPOSS质量分数为10%时,改性涂层的各方面性能最佳。与未改性的丙烯酸涂层相比,OvPOSS的加入显著改善了OvPOSS/PMB复合涂层的硬度,抗紫外线性,耐刮擦和摩擦磨损等性能。

EP-POSS改性环氧树脂的固化工艺

采用共混法在环氧树脂中引入环氧基低聚倍半硅氧烷(EP-POSS),考察了EP-POSS用量、固化剂种类、固化温度和固化时间对所得改性环氧涂膜性能的影响。结果表明,引入EP-POSS能在一定程度上增大涂膜的水接触角,增强涂膜的拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率和耐冲击性。当加入3%的EP-POSS,在100~120°C固化30 min,所得涂膜的力学性能最好。

POSS-环氧树脂纳米分子杂化材料的固化动力学分析

采用非等温DSC对胺丙基低聚倍半硅氧烷(NH2-POSS)/环氧树脂(E51)/4,4-二氨基二苯砜(DDS)体系的固化过程进行研究。利用外推法确定体系的固化工艺条件,通过Kissinger和Ozawa方程计算体系的活化能,研究了n级和自催化模型对体系的适用性。结果表明,NH2-POSS/E51/DDS体系的活化能为68.01kJ/mol,且自催化动力学模型适用于固化体系。

笼型倍半硅氧烷(POSS)的官能化、杂化以及在改性环氧树脂中应用研究进展

笼型倍半硅氧烷(polyhedral oligomeric silsesquioxane,POSS)具有独特的结构和良好的耐热性,对POSS 进行官能化后可得到高性能的新型有机-无机杂化材料,在很多领域具有潜在应用价值。本文综述了POSS 的合成、官能化的相关问题。POSS 的种类很多应用范围广泛,但是价格相对昂贵,限制了POSS 在许多领域内的发展规模;POSS 可作为环氧树脂的改性剂,具有明显的增强、增韧效果,并显著提高固化环氧树脂的耐热性能,但是由于POSS 的纳米尺寸效应,导致其在树脂中的添加量有限。未来随着POSS 合成成本的降低、改性树脂手段的不断进步,POSS 在热固性树脂改性领域应用范围必将不断扩大。

功能POSS掺杂新型生物基环氧树脂的制备

采用环氧氯丙烷法制备了新型生物基没食子环氧树脂、环氧基笼形倍半硅氧烷(E-POSS)、经甲基丙烯酸修饰的E-POSS(AE-POSS);利用浇注工艺制得新型杂化纳米生物基环氧树脂复合材料。考察了E-POSS,AE-POSS用量对新型杂化纳米环氧树脂复合材料的增韧效果、热稳定性、相容性的影响。结果表明:添加E-POSS,AE-POSS可提高复合材料的冲击强度及热稳定性;w(AE-POSS)为18%时,复合材料冲击强度较纯没食子环氧树脂提高了3.46 k J/m^2;w(E-POSS)为18%时,复合材料初始热降解温度较纯没食子环氧树脂提高了46.4℃。

不同POSS对磷-硅协同阻燃环氧树脂性能的影响

将两种多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)分别与9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)基有机磷阻燃剂(D-bp)复配,制备了磷-硅协同阻燃环氧树脂,并对其阻燃、热、力学和动态力学性能等进行分析。结果表明,在磷含量仅为0.25%(质量分数,下同)时,磷-硅协同阻燃环氧树脂就能达到UL94V-0级;当苯基-POSS与D-bp复配时,峰值热释放速率(p-HRR)、总热释放量(THR)和平均有效燃烧热(av-EHC)为313.9kW/m^(2)、118.2MJ/m^(2)和23.1MJ/kg,分别降低了66.6%、41.4%和26.9%;环氧基-POSS与D-bp复配时,能够同时改善磷-硅协同阻燃环氧树脂的阻燃、热、力学和动态力学性能,表现出优异的综合性能。

POSS/DOPO衍生物阻燃改性有机-无机杂化环氧树脂的制备

将低聚倍半硅氧烷(POSS)和一种高效9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)衍生物(D-bp)通过化学键合的方式引入到环氧树脂的固化体系中制备了有机-无机杂化环氧树脂,并对其阻燃性能和力学性能进行分析。结果表明,有机-无机杂化环氧树脂表现出优异的综合性能,当磷含量仅为0.25%时,有机-无机杂化环氧树脂的阻燃级别能达到UL94 V-0级,峰值热释放速率(p-HRR)、总热释放量(THR)和有效燃烧热(EHC)为515.7 kW/m^(2)、157.2 MJ/m^(2)和23.9 MJ/kg,分别降低了45.1%、22.1%和24.4%,力学性能也有明显改善。

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。

有机无机纳米杂化“多面手”——POSS的奥秘

多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)是化学世界里纳米杂化改性材料的“多面手”。本文采用拟人化的手法,以故事情节的方式从POSS的类型及化学结构、组装方式、应用领域等方面揭开其神秘面纱,以期读者对其化学性质和应用前景获得较为深入的了解。

笼型倍半硅氧烷增韧环氧树脂的机理研究

为提高环氧树脂的韧性,采用氨基笼型倍半硅氧烷(POSS-NH2)改性环氧树脂。分别添加不同质量百分含量的POSS(5%、10%、20%和30%)到双酚A型环氧树脂中,经反应得到一系列杂化树脂;然后采用4,4’-二氨基二苯砜(DDS)作为固化剂固化得到含POSS的有机无机杂化材料。通过对杂化材料的冲击强度、弯曲强度进行研究,并采用SEM进行机理分析。结果表明:随着POSS含量的增加,冲击强度和弯曲强度呈先增大后下降的趋势,当POSS含量为10%时,冲击强度和弯曲强度达到最大值。SEM分析表明"裂纹钉锚"和"裂纹诱导"两种增韧机理同时存在。

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℃。

氰酸酯/环氧树脂/苯基三硅羟基倍半硅氧烷复合材料研究

将苯基三硅羟基倍半硅氧烷(T7)引入氰酸酯树脂(CE)和环氧树脂(EP)复合体系,制备了一系列CE/EP/T7复合材料。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、动态力学热分析(DMA)及热重分析(TGA)对复合材料的形态与性能进行了表征。结果表明,T7能均匀分散于树脂基体中,并参与了复合体系的固化反应;T7的加入有助于提高CE/EP材料的储能模量和玻璃化转变温度;含T7的CE/EP复合材料仍保持了优异的热稳定性,且在高温阶段的热分解残余量随着T7的含量增加而增大,有利于提高氰酸酯基复合材料的阻燃性能。

倍半硅氧烷改性环氧树脂的研究进展

倍半硅氧烷是近年发展起来的一种分子水平的有机无机杂化材料。文章介绍了倍半硅氧烷的结构、合成以及笼型倍半硅氧烷(POSS)基高分子复合材料的结构及合成方法。倍半硅氧烷改性聚合物可以提高聚合物的热性能、阻燃性能和物理机械性能等。文章综述了倍半硅氧烷改性环氧树脂的研究进展。

汽车抗污染用笼聚倍半硅氧烷改性丙烯酸-聚氨酯清漆的制备及性能

随着汽车工业的高速发展,对其漆膜的性能要求也不断提高,其中抗污染性能是非常重要的方面.该研究使用“巨型”笼聚倍半硅氧烷(polyhedral oligomeric silsesquioxane,POSS),采用自由基聚合法将烯丙基七异丁基-POSS等单体合成POSS改性丙烯酸树脂,得出烯丙基七异丁基POSS最佳含量为5.0 PHR,GPC确认Mn为2626,Mw为3763,PDI为1.438.确定POSS改性丙烯树脂为6%、氨基-POSS为1%为最佳量,制备的POSS改性丙烯酸-聚氨酯2K清漆,接触角达96°,远高于竞品.清漆涂膜表面粗糙度由4 nm提升到12 nm左右,提升幅度约200%.耐污染性能提升了50%以上.制备的清漆涂层具有模拟荷叶表面微纳米结构,明显提升了清漆的抗污染性,同时保持了现有清漆的综合性能.

一种含多面低聚倍半硅氧烷的环氧树脂改性剂及性能研究

采用自制的γ-氨丙基笼型齐聚倍半硅氧烷(POSS-NH2)与一小分子反应,合成了一种新型环氧树脂改性剂(POSS-NH-R),并以此对环氧树脂E-51进行改性。考察了不同添加量对复合环氧树脂的各项性能的影响,发现当添加量为25%时,改性效果最佳。