苯基笼状倍半硅氧烷(TSP-POSS)改性聚氨酯的分子模拟和热性能研究

采用分子力学及分子动力学方法,构建了质量百分比分别为0 wt%、3.06 wt%、6.56 wt%、10.13wt%、12.11 wt%、15.36 wt%和19.87 wt%共7种TSP-POSS杂化聚氨酯的分子结构模型,通过对均方位移、径向分布函数、XRD衍射图谱的分析,在分子水平上研究了半笼型TSP-POSS的引入对聚氨酯分子链结构及热性能的影响.结果表明,当TSP-POSS含量低于12.11 wt%时,随着TSP-POSS质量分数的增加,分子链之间的平均距离增大,分子间相互作用减小,聚合物分子链的运动性增强;当TSP-POSS含量高于12.11 wt%时,TSP-POSS自身会团聚成晶簇,降低了聚合物分子链的运动能力并由无定形聚集状态转变为层状半结晶结构.通过对7种体系的体积-温度函数分析,证明TSP-POSS的引入在一定程度上能显著提高聚氨酯杂化材料的玻璃化转变温度,在一定程度上增强其热稳定性.     

苯基聚倍半硅氧烷改性大豆油基聚氨酯的合成及其性能研究

以环氧大豆油为起始原料经开环反应合成出大豆油多元醇,并与聚乙二醇(PEG-600)互混作为多元醇原料制备出植物油基聚氨酯.在预聚体合成过程中,加入不同含量的七苯基三环庚硅氧烷三硅醇,通过醇羟基与异氰酸酯基的反应,将聚倍半硅氧烷(POSS)引入到植物油聚氨酯基体中,制备出聚氨酯(PU/POSS)纳米复合材料,并探讨纳米粒子—聚倍半硅氧烷对聚氨酯材料热稳定性,表面疏水性及力学性能的影响.热重分析(TGA)结果表明,在O2条件下,复合材料的初始降解温度Td5和最终稳定温度Tf都会提高,特别是当POSS含量达到9.27 wt%后,聚氨酯在450~500℃之间较强的失重现象消失;DSC结果表明玻璃化温度Tg随粒子含量的增加呈现先增大后减小的趋势;静态接触角测试结果表明随POSS含量的增加,材料表面的疏水、疏油性随之增大.拉伸测试结果表明POSS的引入能在一定程度上提高材料的拉伸强度.     

侧基含纳米构筑单元的甲壳型液晶高分子的多层次自组装

甲壳型液晶高分子可以呈现超分子柱或片层的链构象,因此可以作为超分子液晶基元形成多种液晶相态,如六方柱状相、柱状向列相、六方柱状向列相、近晶相等.将纳米构筑单元,如一维的二联苯、二维的苯并菲、三维的多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)等,引入到甲壳型液晶高分子中,所得聚合物可以自组装形成在亚十纳米和近纳米尺度的多级有序结构.这些结构具有尺寸可控及单分散的优点,可望在有机光电、纳米多孔膜以及纳米光刻等领域有着广阔的应用前景.本文主要介绍了将二联苯、偶氮苯、棒状多苯结构、苯并菲和POSS基元引入到甲壳型液晶高分子中制备多级组装结构的相关工作.     

基于含POSS-dendrimer超强液晶凝胶的柔性可拉伸液晶光散射显示器

利用凝胶因子自组装可赋予凝胶网络形状、强度等的特性,设计制备了多面体齐聚倍半硅氧烷(POSS)核有机无机杂化dendrimer(POSS-G1-BOC)凝胶因子并将其引入到液晶客体分子中,获得了兼具力学性能与响应特性的超分子液晶凝胶.在系统研究该液晶凝胶的凝胶行为、响应特性、表面形貌、组装机理及力学性质的基础之上,制备了基于透明柔性可拉伸导电薄膜(PU/Ag NWs)的三明治结构液晶光散射显示器件.该器件在低电压(10 V,DC)驱动下即可实现较高对比度的显示效果,不仅可以在弯曲至曲率为0.14 cm-1的条件下使用,而且在拉伸至原始长度的120%时,仍可保持自身的电控响应特性,有望将其广泛应用于可穿戴设备、智能响应性材料等领域.     

有机/无机杂化纳米结构单元的空间构型研究--Ⅰ.乙烯基倍半硅氧烷梯型结构的量子力学确定

利用乙烯基三甲氧基硅烷(VMS)水解缩合,制备了有机/无机杂化纳米结构单元乙烯基倍半硅氧烷(VSSO).采用FTIR,NMR(1H,13C和29Si)和MALDI-TOF MS测试,结合SSO的结构通式Tn(OH)x(OR')y[x,y=0,1,2…;n=1,2…;T=RSiO1.5-(x+y)/2n]推测出具有固定分子量的水解缩合产物VSSO所对应的多个结构简式.运用量子力学计算的方法,以单一VSSO整体分子为模型,得出了各种结构的几何参数(Si-O和Si-C键长,Si-O-Si和O-Si-O的键角)和分子体系的总能量.根据计算结果可知,VSSO的梯型结构较笼型结构具有较高的稳定性,并得出VSSO可能的最合理、最稳定的结构类型是梯型的结论.     

四－4－（2，4－二特戊基苯氧基）聚酞菁硅氧烷的合成及其Langmuir－Blodgett薄膜

合成了四－４－（２，４－二特戊基苯氧基）聚酞菁硅氧烷，用元素分析、付里叶透射红外吸收光谱、紫外－可见吸收光谱等方法进行了确认．将其制成Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｂｌｏｄｇｅｔｔ薄膜，对其气敏特性进行了研究。     

聚氨基硅氧烷-稀土复合物的制备及其性能研究

利用稀土离子与活性硅醇交联聚氨基硅氧烷，得到了聚氨基硅氧烷-稀土复合物；用热重分析仪(TG)分析了其热稳定性，测试了其在电场中的受力状况，推导其相对极化率，发现含不同稀土样品的极化率有较大差异，说明可以用这种方法获得不同电学性能的有机硅材料。同时研究了它们的吸收、发射光谱，并与稀土氯化物溶液的吸收光谱进行了比较，指出了它们的不同并讨论了其原因。     

1,1'-(四甲基二硅氧撑)双[环戊二烯基羰基钼配合物]的合成及结构

以1,3-二环戊烯基四甲基二硅氧烷相继与n-BuLi及Mo(CO)~6反应生成1,1'-(四甲基二硅氧撑)双[环戊二烯基羰基钼负离子盐](I),I分别与多种卤化物反应生成在钼原子上引入其它基团的衍生物,(Me~2SiOSiMe~2)[C~5H~4Mo(CO)~3R]~2.以元素分析、IR及^1HNMR谱表征了这些化合物的结构,并对其中之一的单晶(R=1)进行了X射线衍射分析.晶体属单斜晶系,P2~1/n空间群,晶体学数据,a=0.8707(2),b=1.0746(4),c=2.9719(8)nm,β=91.18(2)°,Ⅴ=2.7799nm^3,z=4,D~c=2.09g.cm^-3.最终偏差因子R为0.067.     

线型硅氧倍半聚合物的合成、形貌及稳定性（英文）

利用硅氧烷试剂(10-isocyanadedecyl)triethoxysilane与含不同碳数的直链有机二胺(氨基连接于碳链的两端)反应,制备得到了系列双脲基有机硅氧烷化合物,上述化合物酸性水解得到了系列硅氧倍半聚合物.扫描电镜照片显示,随着参与反应的直链有机二胺碳数的增加,硅氧倍半聚合物形貌由薄片状向纤维状过渡.一个有趣的现象是,所形成的硅氧倍半聚合物形貌随着产物存放时间的延长而发生变化,并最终纤维消失.含12碳数的二胺形成的聚合产物四个星期后纤维彻底消失而形成规整的球型.上述结果对于研究线型硅氧倍半聚合物的合成及性质具有重要意义.     

新型含硅表面活性剂的合成及性能研究

含有双胺基的三硅氧烷中的伯胺基与D-葡萄糖酸-δ-内酯进行酰胺化,仲胺基与低聚乙二醇甲醚缩水甘油醚、二缩水甘油醚进行烷基化,制备了新型含硅表面活性剂Me₃SiOSiMeR¹OSiMe₃ [R¹=(CH₂)₃NR²(CH₂)₂NHCO(CHOH)₄CH₂OH; R²=H, CH₂CH(OH)CH₂O(CH₂CH₂O)_xCH₃, x=1, 2, 3] (1a, 2a～2c)和(CH₂OCH₂)_y(Me₃SiOSiMeR³OSiMe₃)₂ [R³=(CH₂)₃NR⁴～(CH₂)₂NHCO(CHOH)₄CH₂OH; R⁴=CH₂CH(OH)CH₂OCH₂, y=0, 1, 2] (3a～3c).这些化合物的结构用¹H, ¹³C核磁共振仪和元素分析仪进行鉴定.研究了这些新型含硅表面活性剂的界面性能,在浓度分别为10^-4和10^-5 mol·L^-1时可以将水的表面张力降低至约21 mN·m^-1.