POSS/聚合物有机-无机杂化材料的研究进展

介绍了笼型倍半硅氧烷(POSS)的特点。综述了POSS/聚合物杂化材料近年来的研究进展(包括POSS/环氧树脂杂化材料、POSS/聚酰亚胺杂化材料、POSS/有机硅杂化材料、POSS/聚乙烯杂化材料、POSS/聚丙烯杂化材料和其他类型含POSS的杂化材料等),并对其应用前景进行了展望。     

氨基POSS/环氧树脂有机无机杂化材料的动态力学性能

为了提高环氧树脂(EP)的综合性能,以含氨基官能团的笼型倍半硅氧烷(POSS)作为EP的改性剂,得到有机-无机POSS改性EP杂化树脂;然后以4,4′-二氨基二苯基砜(DDS)为固化剂对杂化树脂进行固化,得到有机-无机杂化材料。重点考察了POSS含量对杂化材料动态力学性能的影响。结果表明:不同杂化材料体系均呈单相结构,POSS在EP基体中分散较均匀,说明两者间相容性良好;随着POSS含量的不断增加,杂化材料体系的玻璃化转变温度(Tg)增大,与传统杂化材料不同的是损耗峰强度随POSS含量增加而降低,但损耗峰宽度几乎不变。     

离子型聚合反应机理制备聚合物/POSS纳米杂化材料的研究进展

多面体低聚倍半硅氧烷（POSS,Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane）作为一种特殊的有机/无机杂化纳米粒子备受关注。本文综述了国内外通过离子型反应机理制备聚合物/POSS纳米杂化材料的一些进展,着重介绍反应机理、特点,并对这一领域的前景进行了展望。     

EP/POSS/SiO2纳米复合材料性能研究

以自制的两种不同黏度的环氧基倍半硅氧烷(POSS)为改性剂,对双酚A型环氧树脂(EP)/4,4’–二氨基二苯砜(DDS)进行改性,制备EP/POSS杂化材料。再以纳米SiO2为填料制备了EP/POSS/SiO2纳米复合材料。结果表明,与EP相比,杂化材料和纳米复合材料的弯曲强度和弯曲弹性模量都有所提高,其中纳米复合材料(分别添加低黏度和高黏度的POSS)的弯曲弹性模量分别提高了15.03%和9.44%,添加高黏度的POSS和纳米SiO2后其杂化材料和纳米复合材料体系的弯曲强度均有所提高,杂化材料和纳米复合材料的最大分解温度和在高温时的热残留量都有所提高。     

PEG/POSS纳米杂化水凝胶的制备及性能研究

以PEGDA(聚乙二醇丙烯酸酯)和PMMA-POSS(八甲基丙烯酸甲酯笼型倍半硅氧烷)为原料,采用UV(紫外)交联法制备了系列PEG/POSS纳米杂化水凝胶。研究结果表明:引入POSS后,纳米杂化水凝胶的SR(溶胀比)降低、力学性能显著提高;引入POSS后,杂化水凝胶具有更小的孔洞结构、孔隙排列更规整;PEG/POSS纳米杂化水凝胶具有良好的生物相容性和吸水性。     

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。     

乙烯基倍半硅氧烷／甲基丙烯酸酯杂化材料的性能

以无定型二氧化硅为起始原料,与乙二醇、氢氧化钾反应,生成高反应活性的五配位硅钾化合物;并与3-氯丙烯反应,制备出相应的含双键的四配位硅;然后在四甲基氢氧化铵催化下与正硅酸乙酯反应,制得笼状乙烯基倍半硅氧烷;再与甲基丙烯酸甲酯聚合,得到倍半硅氧烷纳米杂化材料.用现代分析测试手段对新型倍半硅氧烷纳米杂化材料进行表征.结果表明,正硅酸乙酯、乙烯基四配位硅、四甲基氢氧化铵固体量之比为0.6∶0.4∶1,乙烯基倍半硅氧烷产率最高;甲基丙烯酸酯过量可得性能良好的乙烯基倍半硅氧烷/甲基丙烯酸酯杂化材料.     

八环氧基笼型倍半硅氧烷/EP杂化材料的制备及性能研究

以三乙烯四胺(TETA)为固化剂,采用共混法制备八环氧基笼型倍半硅氧烷(G-POSS)/环氧树脂(EP)杂化材料。研究了环氧基POSS含量对杂化材料的固化反应、介电性能、力学性能及热性能等影响,并对杂化材料的微观相态结构进行了表征和分析。结果表明,G-POSS的引入提高了EP的反应活性,制备的杂化材料透明性良好,力学性能、介电性等都有所提高;且当m(G-POSS)m∶(EP)=20 1∶00时,杂化材料的介电性能、力学强度和刚性提高较为明显,且其断面形貌呈韧性断裂。其拉伸强度为67.8 MPa、断裂伸长率为3.44%、弯曲强度为116.7 MPa,与纯EP相比,分别提高了83.20%、320.13%、49.17%。     

甲基笼型倍半硅氧烷/CE杂化复合材料的力学性能

以甲基笼型倍半硅氧烷(POSS)作为氰酸酯树脂(CE)的改性剂,制备出一种POSS/CE杂化复合材料。研究了杂化复合材料中POSS用量对CE结构及力学性能的影响,同时采用红外光谱(FT-IR)法对不同POSS/CE体系的反应性进行了研究。结果表明:POSS的加入对CE的反应性影响不大,有利于POSS/CE杂化体系固化工艺的制定;当杂化体系中w(POSS)=5%时,材料的冲击强度(9.7 kJ/m2)相对最大(提高了49%),弯曲强度(90 MPa)也相对较高,说明适量的POSS对CE具有明显的增韧、增强作用。     

氰酸酯-倍半硅氧烷杂化材料制备及其性能研究

采用分子中含有反应性环氧基团的环氧基倍半硅氧烷(SSQE)与氰酸酯(CE)共固化,形成了CE-SSQE杂化材料.采用红外光谱跟踪了体系的形成过程,表明SSQE也可以作为CE的固化刑而形成三嗪环.采用差示扫描量热法、热重分析法考察了杂化材料的热性能,表明该杂化材料具有较高的玻璃化转变温度及高的热解温度,作为耐高温烧蚀材料具有很好的发展前景.     

HDPE/PA 6/有机蒙脱土复合体系的结构及性能

采用熔融共混法制备高密度聚乙烯(HDPE)/聚酰胺(PA)6/有机蒙脱土(OMMT)多元复合材料,借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等分析了OMMT对HDPE/PA 6体系结构、性能的影响及作用机理。加入的少量OMMT以剥离形态分散在基体中,能起到较好的增容作用,并且改善了材料的冲击性能。但OMMT的加入使材料的熔体流动速率降低,剪切黏度增大。     

PA6/TPU共混物的结构与性能

采用X射线衍射仪、示差扫描量热仪和扫描电子显微镜测试了PA6／TPU共混物的结构和热性能。结果表明,PA6／TPU共混物为结晶高聚物,但其结晶度较PA6降低了15％左右;随着PA6／TPU共混物中TPU用量的增大,共混物的熔点降低,而结晶温度升高;当TPU用量为15份时,共混物的相态为“海一海结构”,具有良好的相容性。     

超高相对分子质量PA6冻胶体系的结构与性能

以三氯化镓(GaCl_3)、氯化锂(LiCl)、苯甲醇、氯化钙(CaCl_2)作为络合剂或溶剂,分别配制PA6/GaCl_3/硝基甲烷(CH_3NO_2)、PA6/LiCl/甲酸、PA6/苯甲醇和PA6/CaCl_2/甲酸等体系,制得冻胶试样,采用差示扫描量热法、红外光谱分析、X射线衍射和扫描电子显微镜等方法对冻胶试样的结构与性能进行了分析对比。结果表明:各个PA6冻胶体系的形成机理不同,各体系冻胶结构和性能差异较大。GaCl_3,LiCl,CaCl_2主要是通过破坏PA6的内部氢键,对其进行络合成冻胶,但三者的络合能力又有所区别。苯甲醇主要是通过溶剂效应而形成冻胶。     

PA6/PE-LLD/EGMA合金的结构与性能研究

以聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(EGMA)为增容剂,利用反应增容技术制备了聚酰胺6(PA6)∕线性低密度聚乙烯(PE–LLD)/EGMA合金。利用力学性能测试、红外谱图分析和扫描电子显微镜观察等研究了该合金的力学性能、分子结构和微观形态结构。结果表明,EGMA中的环氧基团和PA6端氨基发生了化学反应,且EGMA的乙烯基长链与PE–LLD具有结构相似性,明显改善了PA6和PE–LLD共混两相的界面相容性,PA6/PE–LLD/EGMA合金的力学性能得到了显著提高。     

Fibre reinforced nanocomposites: Mechanical properties of PA6/clay and glass fibre/PA6/clay nanocomposites

In this paper, the effect of two different reinforcements: clay at the nanoscale and glass fibres at the micro-scale, on the mechanical properties of PA/clay and GF/PA/clay are studied. The Halpin-Tsai model is used to predict the modulus of PA/Clay and GF/PA/Clay, both of which are influenced by two factors: reinforcement shape and volume fraction. The relationships between the modulus and reinforcement shape and volume fraction are discussed. Tensile modulus, measured in tensile tests is used to fit the Halpin-Tsai models. The results demonstrate a synergy between the reinforcements at the two different scales.     

吸湿性PA6/PVP共混物的结构及性能研究

通过熔融共混的方法，在PA6中混入3％－10％的聚乙烯吡咯烷酮（PVP），使PA6共混物的吸湿性明显提高，随PVP加入量的增大，PA6结晶由γ型逐渐向α型转变，PVP与PA6形成了分子间氢键，FIIR和WAXD分析证明了分子间氢键的存在及PA6晶型的变化。     

尼龙6/有机蒙脱土阻燃复合材料的结构与性能

将尼龙6、有机蒙脱土和阻燃剂（氢氧化镁、氨基硅油、十溴联苯醚和三氧化二锑、三聚氰胺焦磷酸盐、三聚氰胺磷酸盐）通过熔融插层法直接制备了尼龙6／有机蒙脱土阻燃复合材料。通过X射线衍射（XRD）、力学性能测试、极限氧指数（LOI）测试研究了蒙脱土在复合材料内的分散、复合材料的力学性能以及阻燃性能。结果表明：氨基硅油与有机蒙脱土具有阻燃协同效应,当氨基硅油和有机蒙脱土质量分数分别为2％和5％时,复合材料的LOI高达34％。氢氧化镁、氨基硅油与有机蒙脱土三者具有极强的阻燃协同效应,当氢氧化镁用量分别为30％、40％、50％时,阻燃复合材料的LOI分别为63％、60％、70％。     

抗静电尼龙6/氧化锌晶须复合材料结构及性能研究

用熔融共混法制备出尼龙6(PA6)／氧化锌晶须(ZnOw)复合材料，测试了PA6／ZnOw复合材料的电性能和力学性能，分析了影响机理，并借助傅立叶转换红外光谱(FT-IR)对复合材料的结构进行了表征。结果表明，随着ZnOw用量的增加，复合材料的表面电阻率和体积电阻率明显下降，下降幅度达到4个数量级；拉伸强度和硬度有所降低，而冲击强度出现先升后降的趋势。红外谱图显示，表面经处理过的ZnOw与尼龙基体发生了相互作用。     

Mechanical properties and morphology of PA6/EVA blends

The mechanical properties of blends of polyamide6 (PA6) and ethylene vinyl acetate (EVA) at a blending composition of 0–50 wt % EVA were studied. The notched Izod impact strength of PA6 increased with the incorporation of EVA, the increase being more than 100% compared to PA6 at 10% EVA. The tensile strength and the tensile modulus of the blends decreased steadily as the weight percent of EVA increased. Analysis of the tensile data using predictive theories indicated the extent of the interaction of the dispersed phase and the matrix up to 20 wt % EVA. SEM studies of the cryogenically fractured surfaces indicated increase in the dispersed phase domain size with EVA concentrations. On the other hand, impact fractured surfaces of PA6/EVA blends indicated debonding of EVA particles, leaving hemispherical bumps, indicating inadequate interfacial adhesion between PA6 and EVA. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 85: 1593–1606, 2002     

Mechanical,chemical, thermal,and rheological properties of recycled PA6/ABS binary and PA6/PA66/ABS ternary blends

The effects of multiple injection molding cycles on the chemical and mechanical properties of PA6/ABS and PA6/PA66/ABS blends are investigated. The chemical structures of both PA6/ABS binary and PA6/PA66/ABS ternary blends do not alter after recycling process. For PA6/ABS binary blend, it is found that the tensile strength, strain at break, elastic modulus, impact strength, flexural strength, and modulus of recycled blend decrease by 6.49%, 15.19%, 21.00%, 9.41%, 7.09%, and 8.25%, respectively, while MFI increases by 23.59% as compared with the virgin blend. After five recycling process for PA6/PA66/ABS ternary blend, the tensile strength, strain at break, and impact strength of recycled blend decrease by 18.00%, 50.80%, and 87.27%, respectively. However, flexural strength and modulus of PA6/PA66/ABS blend increase slightly. For virgin PA6/PA66/ABS blend, MFI value was 7.7 g/10 min and with recycling this value showed an important increase to 31.56 g/10 min after five cycles. © 2014 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2014 , 131, 40810.