新型功能性倍半硅氧烷的合成与表征

以三氯丙基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷为原料,在一定条件下合成了笼形八聚(三氯丙基)倍半硅氧烷和双层倍半硅氧烷。进一步与叠氮钠、冠醚等通过取代反应、点击反应等方法来合成多种功能性的倍半硅氧烷,它们在复合材料等领域将有很好的应用前景。利用1-核磁共振光谱、13-核磁共振光谱、29-Si核磁共振光谱、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱等手段,对它们的结构分别进行了表征。     

二步法合成乙烯基八聚笼型倍半硅氧烷

采用正硅酸乙酯和四甲基氢氧化铵为原材料,合成了八聚四甲基铵基笼型倍半硅氧烷;采用二甲基乙烯基氯硅烷对其进行乙烯基取代,得到含乙烯基的八聚笼型倍半硅氧烷。采用核磁共振硅谱29Si-NMR、红外光谱IR和凝胶渗透色谱GPC对其结构进行了分析。     

笼型八聚(二甲基硅氧基)倍半硅氧烷的合成及其对硅橡胶复合材料性能的影响

将实验室自制的笼型八聚(二甲基硅氧基)倍半硅氧烷作为乙烯基硅橡胶的交联剂,再添加补强填料白炭黑和耐热填料纳米Fe_2O_3,制备出一种耐高温硅橡胶复合材料。通过傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振氢谱仪对笼型八聚(二甲基硅氧基)倍半硅氧烷进行结构表征。结果表明,当乙烯基硅油中Si—Vi与笼型八聚(二甲基硅氧基)倍半硅氧烷交联剂中Si—H的摩尔比为1∶1,白炭黑质量分数为20%,硅树脂质量分数为10%,纳米Fe_2O_3质量分数为8%时,硅橡胶复合材料的耐热温度达到470.68℃,剪切强度可达到0.92MPa,拉伸强度为0.99MPa。     

由二氧化硅低温合成可聚合倍半硅氧烷的研究

以无定形二氧化硅(SiO2)为基本原料,经过系列反应成功合成了带有甲基丙烯酸酯基团的笼形倍半硅氧烷。采用红外光谱、差示扫描量热等分析方法对各步反应产物进行了表征。结果表明,所合成的倍半硅氧烷带有可聚合的不饱和基团且具有笼形核/壳结构。可聚合的笼形倍半硅氧烷为具有特殊杂化结构聚合物的合成和应用奠定了基础。     

聚苯基倍半硅氧烷研究进展

分别介绍了梯型、笼形聚苯基倍半硅氧烷及其共聚物的结构、性质和合成方法,重点综述了苯基倍半硅氧烷共聚物研究进展,并对苯基倍半硅氧烷材料的发展趋势进行了展望。     

含磷低聚倍半硅氧烷及其阻燃应用的研究进展

高分子材料具有广泛的应用前景,但其阻燃性往往成为限制其使用的因素之一。聚倍半硅氧烷(POSS)具有独特的分子可设计性,近年来在聚合物阻燃领域受到广泛关注。本文针对聚倍半硅氧烷的研究现状,综述了其阻燃机理及一般合成方法。重点讨论了含磷低聚倍半硅氧烷(含磷POSS)的合成方法及其在聚合物中的应用效果。将常见的含磷POSS,按照结构形态分为五类:完整笼形、不完整笼形、笼-梯形、POSS基共聚物、POSS基官能化氧化石墨烯,并讨论了它们对不同聚合物带来的阻燃性能的影响。结果表明,不同的含磷POSS与一定的聚合物混合均能表现出优异的阻燃性能,具有广泛的应用前景。     

POSS对壳聚糖膜的阻湿与拉伸性能的影响

目的研究以四甲基铵基笼形聚倍半硅氧烷(Octa TMA POSS)为填料,制备壳聚糖基复合膜,对壳聚糖薄膜的水蒸气阻隔性能和力学性能进行改善。方法采用溶液共混流延法制备复合膜,测定其水蒸气透过系数、表面接触角、溶胀度、溶解度、吸附等温曲线、拉伸性能、成膜液流变性能、微观形貌和X射线衍射等。结果笼形聚倍半硅氧烷的加入可提高复合膜对水分子的阻隔性,尤其是质量分数为3%时,其水蒸气透过系数下降了15.9%。同时,壳聚糖薄膜的力学性能也得到改善,在质量分数低于5%时,壳聚糖薄膜的抗拉强度、弹性模量可同时得到提高。结论四甲基铵基笼形聚倍半硅氧烷的加入可改善壳聚糖薄膜的阻湿性能和力学性能,可大大提升其在食品包装领域的应用潜力。     

八氯丙基多面体低聚倍半硅氧烷的合成与表征

以工业化的γ-氯丙基三甲氧基硅烷为原料,在浓盐酸为催化剂的条件下制备了八氯丙基多面体低聚倍半硅氧烷(OCPS).研究了反应温度、反应物的投料比对产物收率的影响.得到了最佳合成产物的条件:在40℃的反应温度下,水解缩合20天,γ-氯丙基三甲氧基硅烷、浓盐酸、甲醇的体积比为5:4:100时产率最高,达到28.5%,并对产物结构进行了1HNMR、13CNMR、29SiNMR、FT-IR、GPC表征.     

八氯甲基笼型倍半硅氧烷的合成及表征

以氯甲基三氯硅烷为原料,甲醇、氯仿和石油醚为混合溶剂,在浓盐酸和无水三氯化铁为催化剂的条件下水解缩合制备了八氯甲基笼型倍半硅氧烷(CM-POSS)。利用FT-IR、GPC、1 H-NMR、29Si-NMR和XRD等技术对产物的结构进行了表征,并通过TGA研究了其热稳定性。结果表明产物为八氯甲基笼型倍半硅氧烷,且热稳定性良好。     

POSS为核的高臂数星型杂化聚乳酸的合成

首先合成了含有8个羟基、结构极为对称的八聚[2-(2-羟基乙氧基)二甲基硅氧基]倍半硅氧烷,再以其为核引发D,L-丙交酯发生开环聚合,制备了含有八臂聚乳酸的星型有机-无机杂化POSS-PDLLA材料,通过FTIR、1H-NMR、GPC、DSC和TGA等手段对八羟基倍半硅氧烷和POSS-PDLLA杂化材料的化学结构和性能等进行了表征。结果表明,成功合成了单分散性的八羟基倍半硅氧烷,而POSS-PDLLA杂化聚合物分子量分布极窄(小于1.1)、玻璃化转变温度为43.6℃、热稳定性良好,具有与线性聚乳酸截然不同的特性。     

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.     

四羟基多面体倍半硅氧烷/环氧树脂复合体系的制备及性能研究

采用环己基三氯硅烷为反应物,乙腈为溶剂,通过水解缩合反应合成出纯净的环己基六聚笼型倍半硅氧烷,通过FT-IR,(29)Si-NMR对其结构等进行了表征;通过将合成的环己基笼型硅氧烷进行水解,生成了一种新的带有稳定羟基的硅氧烷,并对产物进行了表征;用带有稳定羟基的硅氧烷对环氧树脂进行改性,并对所形成的复合材料的热稳定性、...     

杂化笼形聚倍半硅氧烷的结构性能与应用

笼形倍半硅氧烷是一类新型高性能的多面体有机／无机分子复合物。本文从笼型倍半硅氧烷的结构特点,合成方法及主要性能方面出发,对笼型倍半硅氧烷的有机／无机杂化改性进行了综合性描述,介绍了它们的发展趋势。     

多功能纳米分子材料的制备及其性能

利用八环氧基笼型倍半硅氧烷(E-POSS)与不同种类的胺类化合物反应,控制反应温度和时间,以AlCl_3为催化剂一步法制备了分别含有不同数量羟基、环氧基系列多功能纳米固体材料。其结构和性能经过固体核磁、红外光谱、热重分析等表征。结果表明,其初始分解温度最高为271.4℃。     

芳炔树脂/POSS固化相容性及热稳定性研究

在聚芳基乙炔树脂(PAA)中分别加入笼型八苯基硅倍半氧烷(OPS)、笼型八氨基苯基硅倍半氧烷(OAPS)和笼型八炔丙基胺苯基硅倍半氧烷(OPAPS)对其进行改性。利用SEM、XRD、红外、DSC和TGA对PAA/POSS体系进行了相容性和热性能的研究。SEM图及XRD结果表明,OPS与PAA相容性差,OAPS次之;由于OPAPS中端炔基可参与PAA的固化反应,因此OPAPS与PAA相容性最好。红外光谱分析结果表明炔基固化反应后主要生成共轭烯和芳环结构,PAA/POSS的复合物中,POSS的笼型结构得以保留。DSC结果表明POSS的加入使得体系放热量有所减少,且OPAPS的加入使体系放热峰向高温区稍有偏移。TGA结果表明OAPS或OPAPS的引入可以基本保持PAA固化产物原有的热稳定性。     

利用笼形聚倍半硅氧烷增强多壁碳纳米管在水溶液中的分散性

以笼形聚倍半硅氧烷(POSS)为物理分散剂,利用POSS与多壁碳纳米管(MWNTs)间较强的相互作用,在水溶液中对MWNTs进行分散。借助紫外吸光度对POSS分散的MWNTs浓度和稳定性进行了表征,测定了分散液的Zeta电位和离心后上清液中固体物质的质量分数,并用透射电镜观察了POSS与MWNTs间的结合情况。结果表明,POSS可以显著提高MWNTs在水溶液中的分散性,且提高程度与其有机官能团R的结构有关。在所采用的五种POSS中,八异丁基笼形聚倍半硅氧烷(POSSC)的分散效果最好。在此基础上,优化得到POSSC分散MWNTs的最佳条件,即MWNTs浓度为30mg/L,POSSC和MWNTs的质量比为1。此时,POSSC可较好地吸附在MWNTs表面对其进行分散,得到具有良好稳定性的MWNTs水分散液。该分散方法简单高效且不破坏MWNTs的完整结构,所得分散液可用于复合材料的制备。     

桥联聚倍半硅氧烷纳米带的制备

依照文献以L-丙氨酸为手性源合成了一阴离子型两亲小分子化合物,利用圆二色谱研究了该化合物在水中的自组装行为,同时通过溶胶-凝胶复制法,以该手性阴离子型两亲小分子化合物的自组装体作为模板,以(3-胺丙基)三甲氧基硅为结构助剂,以倍半硅氧烷为硅源制备了桥联聚倍半硅氧烷纳米带,并利用扫描电镜、透射电镜和圆二色谱方法研究了该纳米带结构。透射电镜和圆二色谱表征结果表明,1,4-亚苯基桥联聚倍半硅氧烷和4,4′-亚联苯基桥联聚倍半硅氧烷的结构为中间有间隙的双层纳米带,且在纳米和埃的尺度下具有手性。     

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。     

笼型倍半硅氧烷(POSS)合成的研究进展

笼型倍半硅氧烷(POSS)是一类引人注目的新型纳米材料。POSS独特的有机无机杂化结构赋予其许多优异的性能,如高的耐热性、力学性能、良好的介电性能及光学性能等,展示出广泛的应用前景。文中首先介绍了POSS的结构和性能特点,然后详细综述了笼型倍半硅氧烷(POSS)合成方面的研究进展,将笼型倍半硅氧烷的合成方法分成三官能团硅烷的水解缩聚反应法、顶端-带帽法、硅氢化反应法、侧基转化法和POSS的结构重排法等5种合成方法。     

氧化石墨烯/笼型聚倍半硅氧烷星型嵌段共聚物复合质子交换膜的制备与性能

通过共混的方法制备了含笼型聚倍半硅氧烷(POSS)星型拓扑结构嵌段共聚物的氧化石墨烯(GO)/笼型聚倍半硅氧烷-(聚甲基丙烯酸甲酯-共聚-磺化聚苯乙烯)(POSS-(PMMA₂₆-b-SPS₁₅₆)₈)复合质子交换膜。通过研究复合质子交换膜的离子交换容量(IEC)、质子传导率、吸水率与溶胀率,考察了GO含量对复合质子交换膜性能的影响。研究发现:复合质子交换膜的离子交换容量随GO含量的增加而升高,吸水率和溶胀率随着GO加入而降低,在测定温度范围内复合质子交换膜均表现出较高的尺寸稳定性,GO的添加改善了纯聚合物膜在80℃失水导致传导率下降的问题,提高了质子交换膜的质子传导率,发现在相对湿度为100%、80℃时,GO含量为0.3wt%的复合质子交换膜的质子传导率约为纯聚合物膜的3.2倍。