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℃。     

低介电高耐热环氧树脂/聚苯醚/POSS纳米复合材料研究

采用环氧化聚倍半硅氧烷(glycidyl POSS)对自制低分子量聚苯醚环氧树脂共混物进行改性得到纳米复合材料,研究了POSS对复合材料的介电性能、耐热性能和相结构的影响。当POSS含量在3～15phr时,复合材料的介电常数在3.45～3.70(1MHz)间,介电损耗正切在0.0098～0.0119间,相对于基体材料明显降低。热机械分析(TMA)表明,POSS的加入提高了基体材料的玻璃化转变温度,当含有15phr POSS时,玻璃化转变温度升高了18.8℃。热失重分析表明,POSS提高了基体材料的初始热分解温度、统计耐热系数和最终残炭量。扫描电子显微镜(SEM)分析表明,POSS粒子降低了聚苯醚分散相的尺寸,促进了聚苯醚和环氧树脂的相容。     

多面体倍半硅氧烷（POSS）/聚苯乙烯复合材料热性能

通过自由基本体聚合制备了4-(2-二茂铁基乙烯基)-苯基-七环戊基多面体倍半硅氧烷（POSS1）/聚苯乙烯、 丙烯酰基异丁基POSS（POSS2）/聚苯乙烯以及胺丙基环戊基POSS（POSS3）/聚苯乙烯复合材料。采用XRD和TEM研究了POSS在聚苯乙烯基体中的分散性。结果表明, 部分POSS1以纳米线形态存在于聚苯乙烯基体中, POSS2与苯乙烯共聚以分子级分散于聚苯乙烯基体中, 而POSS3以聚集态晶体存在于聚苯乙烯基体中。热失重分析表明, 3种POSS/聚苯乙烯复合材料的热稳定性均增加, 其中POSS1/聚苯乙烯复合材料的热稳定性最好。与纯聚苯乙烯比较, POSS1/聚苯乙烯和POSS2/聚苯乙烯复合材料的玻璃化转变温度分别提高了约10℃和8℃。      

环氧树脂-多面体齐聚倍半硅氧烷复合材料的制备及性能

采用两步法,先将单官能团环氧基多面体齐聚倍半硅氧烷(SEPO)接到胺类交联剂上,再加入双酚A型环氧树脂(EP)进行固化,成功制备出EP-SEPO复合材料。通过扫描电镜(SEM)、热重分析(TGA)、动态力学性能(DMA)和材料试验机等测试,研究了多面体齐聚倍半硅氧烷(POSS)的引入对环氧树脂的结构、耐热性及力学性能的影响。结果表明,POSS在环氧基体树脂中,能发生微观聚集,形成尺寸小于1μm的聚集体均匀分散在基体中;同时POSS的引入使材料的初始热分解温度提高约35℃,耐热性显著提高;此外,POSS的引入使材料拉伸强度提高了1.5倍,韧性大约提高了3倍,环氧树脂的强度和韧性同时得到提高。     

POSS/聚丙烯腈星型纳米复合物的制备及热性能

通过自由基聚合的方法,将八乙烯基多面笼形低聚倍半硅氧烷(POSS)与丙烯腈(AN)共聚合得到不同POSS含量的AN与POSS的共聚物(PAN-POSS)。采用傅立叶红外光谱(FT-IR)、硅核磁共振(~(29)Si-NMR)、X射线衍射(XRD)、热失重分析(TGA)和差示扫描量热(DSC)对PAN-POSS共聚物结构和性能进行了表征。研究结果表明,POSS笼形结构以化学键合的方式分子水平上均匀地分散在杂化聚合物中,形成了星型结构POSS/聚丙烯腈纳米复合物,复合物中POSS的含量随着反应单体中POSS配比的增加而增加,复合物的热性能随POSS含量增加明显提高。     

蝌蚪型POSS嵌段共聚物的合成及其质子交换膜的性能

以聚倍半硅氧烷(POSS)为引发剂,用原子转移自由基聚合方法(ATRP)合成聚甲基丙烯酸甲酯与聚苯乙烯嵌段共聚物(PMMA-b-PS)为臂的蝌蚪型POSS嵌段共聚物,并使用红外光谱、核磁共振及GPC等手段分析其结构。结果表明,合成的蝌蚪型POSS嵌段共聚物结构规整。以蝌蚪型POSS嵌段共聚物为基体制备质子交换膜,研究了离子交换容量、吸水率及溶胀率,质子传导率及热性能。结果表明,蝌蚪型POSS嵌段共聚物质子交换膜在高温具有较高的质子传导率、较高的初始热分解温度和耐高温性能。     

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。     

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/EPDM无机-有机杂化材料

以自行合成的笼形八乙烯基硅倍半氧烷(OVP)与三元乙丙橡胶(EPDM)及硫化剂等通过双辊混炼机制备笼形低聚硅倍半氧烷(POSS)/EPDM纳米杂化材料。测定了POSS/EPDM杂化材料的力学性能和阻燃性能, 并利用热重分析仪及锥形量热仪考察了材料的热稳定性及热释放速率。结果表明: 含OVP的POSS/EPDM纳米杂化材料与纯EPDM相比, 氧指数(LOI)和热稳定性明显提高, 热释放速率显著降低。仅加入0.88%的OVP即可将LOI提高11.8%, 起始热分解温度提高51℃, 残炭量为纯EPDM的1.58倍, 热释放速率降低25.8%, 可见OVP在提高EPDM综合性能方面有较高应用价值。      

POSS/PS复合材料的制备及其热性能

单官能团3-氯丙基笼形倍半硅氧烷(POSS)与官能化的聚苯乙烯(PS)进行缩合反应,得到POSS/PS复合材料,其热性能得到明显改善。单官能团3-氯丙基POSS由顶端封角法制备;PS经过3步处理以引入醇钠基团：Friedel-Crafts酰基化反应将羰基引入到PS的苯基上,羰基被硼氢化钠还原为羟基,金属钠与羟基反应生成醇钠基团;单官能团3-氯丙基 POSS分子上的C—Cl与PS上的醇钠基团缩合从而制备POSS接枝的POSS/PS复合材料。利用1H NMR和FTIR技术表征中间产物和POSS/PS复合材料,结果表明POSS笼上的C—Cl与官能化后PS链上的醇钠官能团之间的缩合反应效率很高。XRD测试表明POSS具有良好的分散性。TGA、DSC分析结果表明,由于POSS的引入,POSS/PS复合材料比纯PS的初始分解温度提高69℃,玻璃化转变温度提高16℃。