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。     

PA6/POSS纳米杂化材料的结构与性能

采用熔融共混方法,用环氯官能化笼型倍半硅氧烷(POSS)改性聚酰胺(PA)6,制备了PA 6/POSS纳米杂化材料.研究表明:环氧化POSS可在一定程度上改善PA 6的低温抗冲击性能,在w(POSS)低于3％时,可提高杂化材料的拉伸强度.此外,环氧化POSS可显著改善杂化材料的介电性能,将环氧化POSS加入PA 6基体...     

环氧树脂/POSS杂化材料力学性能和耐热性研究

以自行合成的环氧基倍半硅氧烷（POSS）为改性剂,分别对环氧树脂139S/六氢苯酐和环氧树脂BE 188EL/六氢苯酐进行改性,制备环氧树脂/POSS杂化材料。力学性能分析结果表明,两种杂化材料的冲击强度和弯曲强度都有明显的提高,冲击强度分别提高了57.45 %和32.26 %,弯曲强度分别提高了9.23 %和5.07 %。热性能分析结果表明,两种杂化材料在高温时的热残留量都有所提高,分别提高了50.19 %和20.16 %。两种杂化材料的热膨胀系数也得到了降低,即热稳定性得到了提高。     

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。     

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。     

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。     

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/m²、157.2 MJ/m²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。     

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%。     

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。     

POSS改性环氧树脂的耐热性研究进展

回顾并总结了近年来以笼型倍半硅氧烷(POSS)提高环氧树脂耐热性的研究成果。POSS具有独特的纳米尺寸效应,及其他纳米材料所没有的交联效应,因而能够有效地限制聚合物分子链的活动能力,提高聚合物的玻璃化转变温度和热残余量;此外,POSS的Si-O-Si内核不仅键能高,而且在受热氧作用后能够形成SiO2阻隔保护层,可进一步提高环氧树脂复合材料的耐热性。POSS是一种非常有前途的纳米杂化材料,在降低成本后将能够在环氧树脂耐热性提高方面发挥更大作用。     

超支化环氧／双酚A环氧树脂杂化材料的性能研究

以超支化环氧树脂HTDE-2改性HTDE-2／双酚A型环氧树脂杂化材料的粘接性能和胶膜性能,探讨了HTDE-2的含量对杂化材料的剪切强度、剥离强度、铅笔硬度和耐磨性的影响。研究表明,随着超支化环氧树脂含量的增加,杂化材料的剪切强度、剥离强度、铅笔硬度和耐磨性先增加后下降,在HTDE-2用量为4％左右时具有最大值,综合性能最好。     

Microstructural and mechanical characteristics of graphene oxide-fly ash cenosphere hybrid reinforced epoxy resin composites

An experimental investigation into the influence of incorporation of graphene oxide (GO) and fly ash cenospheres (FACs) on the mechanical properties of epoxy resin (EP) composites. Two fillers were studied: GO-FAC hybrid and single GO. The GO-FAC hybrid was synthesized using a solution blending method, and characterized by FTIR, XRD, and scanning electron microscope (SEM). The modified EP composite specimens were prepared by adding different contents of GO and GO-FAC hybrid. The investigation showed that the FACs were successfully carried on the GO layer. The experimental data indicated that the addition of GO-FAC hybrid effectively improved the tensile property and the wear resistance of the EP composites, superior to the addition of single GO samples. The best tensile properties and lowest wear rate of EP composites were obtained when the hybrid content was 0.5 wt %. © 2018 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2020 , 137, 47173.     

原位聚合芳香型聚氨酯／环氧树脂共混材料的动态力学性能研究

以自制的芳香型二元醇为原料，用原位聚合的方法制备了芳香型聚氨酯厮氧树脂共混材料。系统地研究了二元醇含量对共混材料动态力学性能、冲击性能的关系。结果显示，对环氧树脂增韧的同时，低温下的储能模量基本上没有降低，玻璃化转化温度有所提高，体系为均相体系。     

贮存稳定的LDPE/SBS共混物改性沥青的动态力学性能

利用应变控制流变仪对LDPE／SBS共混物改性沥青的动态力学性能进行了研究，考察了反应剂及其用量，LDPE／SBS共混物用量等对改性沥青高温性能的影响。结果表明，LDPE／SBS共混物的加入提高了原始沥青的高温模量，同时降低了其损耗角正切值，并且随着共混物用量的增加。沥青的高温性能也随之提高，温度敏感性也显著减弱。反应剂的加入使得沥青高温性能得到了更进一步的改善。改善程度随反应剂用量的增加而更加明显。     

联苯型液晶聚氨酯/环氧体系的动态力学性能

采用动态热力学分析方法(DMA),研究了联苯液晶聚氨酯(DLCP)/环氧树脂(E-51)固化体系的储能模量、损耗模量和力学损耗因子随温度的变化情况。在玻璃化转变温度(Tg)下,通过改变振动频率求出链段运动的活化能并探讨聚合物分子链段的运动情况。结果表明:DLCP可降低材料的内耗,提高材料的Tg。加入质量分数5%的DLCP,复合材料的储能模量可达2 700 MPa,Tg比纯树脂提高10～30℃。     

一步法制备纳米SiO_2/环氧树脂杂化材料的研究

以正硅酸乙酯(TEOS)为无机前驱体、三乙烯四胺(TETA)为固化剂和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)为硅烷偶联剂,采用溶胶-凝胶一步法制备SiO2/EP(环氧树脂)杂化材料。研究了TEOS和丙酮含量对杂化材料的力学性能、热性能等影响,并对杂化材料的微观相态结构和性能进行了表征和分析。结果表明:当w(TEOS)=3%(相对于改性EP质量而言)时,不加丙酮的杂化材料具有相对最好的综合性能,其断面形貌呈韧性断裂,热变形温度和玻璃化转变温度均高于纯EP体系,生成的SiO2粒径为20 nm左右且分布较均匀;加入丙酮后的杂化材料透明性变好,但其力学强度和热性能均随丙酮含量增加而降低。     

EP/BMI树脂基碳纤维复合材料的制备与性能表征

以环氧树脂(EP)、双马来酰亚胺(BMI)、4,4’-二氨基二苯砜(DDS)和短切碳纤维(SCF)等为主要原料制备了EP/BMI/DDS/SCF复合材料,并研究了SCF添加量对复合材料力学性能和热性能的影响。结果表明,当SCF添加量为0.25 %(质量分数,下同)时,EP/BMI/DDS/SCF复合材料的力学性能提高最大,其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度比未添加SCF时的EP/BMI/DDS复合材料分别提高了48.52 %、32.15 %、25.77 %以及150.91 %;此外,SCF的加入有助于提高复合材料的热性能。     

聚氨酯改性环氧树脂的合成及其复合材料性能研究

以2,4-甲苯二异氰酸酯、聚乙二醇为主要原料合成端异氰酸酯基聚氨酯预聚体,与环氧树脂混合,用D-230进行固化,得到PU/EP复合材料。研究了聚氨酯不同含量对环氧树脂力学性能的影响,并用FTIR进行了表征,通过DMA研究了PU/EP复合材料的阻尼性能。结果表明,加入聚氨酯明显改善了EP的性能。     

EP/AlN/MWCNTs导热复合材料性能研究

采用硅烷偶联剂KH–550对氮化铝(Al N)颗粒进行表面处理,对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行氧化处理。通过溶剂和超声分散法,分别制备了环氧树脂(EP)/Al N,EP/MWCNTs及EP/Al N/MWCNTs复合材料,用万能试验机测试了复合材料的冲击强度与弯曲强度,用热导率测定仪测试了其热导率,用扫描电子显微镜和透射电子显微镜测试了其微观结构。结果表明,Al N,MWCNTs在EP基体中分散均匀;单独或同时加入填料Al N和MWCNTs均能够提高EP复合材料的力学性能和导热性能。随着Al N,MWCNTs含量的增加,EP/Al N,EP/MWCNTs及EP/Al N/MWCNTs复合材料的冲击强度和弯曲强度均呈现先增大后减小的趋势,而热导率呈现逐渐增大的趋势;EP/Al N/MWCNTs复合材料的热导率明显高于相同份数Al N的EP/Al N复合材料的热导率。当MWCNTs含量为1.5份、Al N含量为40份时,EP/Al N/MWCNTs复合材料的综合性能最优异,冲击强度为22.118 k J/m2,弯曲强度为124.40 MPa,热导率达到0.434 W/(m·K)。