倍半硅氧烷改性环氧树脂的研究进展

倍半硅氧烷是近年发展起来的一种分子水平的有机无机杂化材料。文章介绍了倍半硅氧烷的结构、合成以及笼型倍半硅氧烷（POSS）基高分子复合材料的结构及合成方法。倍半硅氧烷改性聚合物可以提高聚合物的热性能、阻燃性能和物理机械性能等。文章综述了倍半硅氧烷改性环氧树脂的研究进展。     

多面齐聚倍半硅氧烷——高分子材料的多功能性新组分

综述了多面齐聚倍半硅氧烷(POSS)的结构、性能及其类型,分析和讨论了以反应型POSS制得的均聚物和共聚物及以非反应型POSS制得的聚合物/POSS纳米复合材料的特点及其应用,简要介绍了目前国外POSS及其相关物的生产及市场。     

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.     

不同拓扑结构的POSS/聚合物的合成及热稳定性的研究

以单官能团笼状倍半硅氧烷(POSS)、八官能团笼状倍半硅氧烷(POSS)分别为引发剂,CuCl/2,2联吡啶为催化剂,采用原子转移自由基聚合方法制备了"蝌蚪"形、星形POSS/PMMA和POSS/PMMA-b-PS复合材料。研究结果表明:通过ATRP法,能成功制备具有特定结构的POSS/PMMA和POSS/PMMA-b-PS复合材料。相比于纯的聚合物基体,星形POSS/PMMA复合材料的热稳定性降低,"蝌蚪"形POSS/PMMA复合材料的热稳定性提高。"蝌蚪"形POSS/PMMA-b-PS比星形POSS/PMMA-b-PS的热稳定性好。     

单组分聚氨酯清漆的制备与性能研究

不同的聚碳酸酯二元醇、聚四亚甲基醚二醇(PTMG)与二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、小分子二元醇反应,制得聚醚、聚碳酸酯型聚氨酯清漆。通过红外光谱分析结合其机械力学性能、耐水性等的测试结果,探讨聚碳酸酯型聚氨酯清漆的结构对形态和性能的影响。结果表明：随着硬段含量的增加,树脂涂膜的微相分离程度增加,机械性能提高;组分摩尔比例相同时,软段分子量的降低有利于提高树脂的软硬段相容性,增加树脂涂膜的物理机械性能;组分摩尔比例相同时聚酯型聚氨酯树脂的微相分离程度低于聚醚型聚氨酯树脂;MDI基溶剂型聚氨酯树脂的物理机械性能较好。     

星型POSS/PMMA复合材料的ATRP合成及其热性能研究

以γ-氯丙基三乙氧基硅烷为原料合成八官能团γ-氯丙基多面体低聚倍半硅氧烷(POSS),以该POSS为引发剂,通过原子转移自由基聚合(ATRP)合成具有星型结构的POSS/PMMA复合材料.通过傅立叶红外(FTIR)、核磁共振(NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)和X-射线衍射(XRD)等手段对POSS和POSS/PMMA的化学组成和结构进行了表征,结果表明已经合成八官能团γ-氯丙基POSS,POSS/PMMA复合材料具有分子设计的预定结构,且复合材料的分子结构得到了较好的控制.通过ATRP法实现了POSS在聚合物中的单分散.此外,TGA的研究表明,POSS的引入提高了聚合物的热稳定性.     

可注射聚氨酯基抗菌复合骨水泥的制备与表征

兼具生物活性和抗菌性能的可注射材料对骨质疏松症椎体骨折的治疗具有更好的效果。本文通过向在位固化的聚氨酯中添加无机抗菌剂磷酸银和纳米羟基磷灰石制备了可注射聚氨酯基复合材料,考察不同磷酸银含量对其物理化学性能和抗菌性能的影响。傅里叶变换红外光谱分析、溶胀率和凝胶含量实验表明,制得了具有交联聚合结构的可注射聚氨酯复合材料。该材料固化时间小于1小时,适宜临床操作,固化后具有与天然松质骨相似的压缩强度、密度以及适宜细胞生长的表面亲水性。另外,抗细菌粘附实验和抑菌率实验表明,材料抗菌性能随磷酸银含量的增加逐渐提高。这些优异的性能表明可注射聚氨酯复合材料在骨质疏松症临床应用上具有广阔的前景。     

纳米增强聚(氨酯-酰亚胺)泡沫的研究

聚(氨酯-酰亚胺)(PUI)泡沫是一种兼具聚氨酯和聚酰亚胺优异性能的新型泡沫材料,而纳米增强方法是其增强改性的一种有效手段,这就使纳米增强PUI泡沫成为其纳米复合材料的一个重要发展方向。本文介绍了纳米增强PUI泡沫的研究概况,重点综述了纳米二氧化硅(纳米SiO2)/PUI、多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)/PUI、碳纳米管/PUI、蒙脱土/PUI体系的复合泡沫研究进展,着重讨论了纳米SiO2/PUI和POSS/PUI复合泡沫的制备技术,并评述了碳纳米管/PUI复合泡沫、蒙脱土/PUI复合泡沫的主要进展。     

用于聚合物纳米复合材料的化学改性POSS

综述了多面齐聚倍半硅氧烷(POSS)与聚合物的相容性、用于使POSS化学改性的有机反应以及改性POSS作为聚合物纳米复合材料的添加型及反应型纳米填料的实例.     

耐高温聚氨酯弹性体

简述了聚氨酯的结构以及与其它材料复合对改善聚氨酯弹性体耐热形变性能的影响.结构上从形成硬段和软段的原料出发,引入刚性结构,分别提高硬段和软段的耐温性,从而加强材料耐温性.聚氨酯分别与无机材料复合和有机材料复合,以及形成互穿网络结构,都可以提高聚氨酯复合材料的耐高温性能.     

功能性POSS聚合物及其应用

多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)是一类具有纳米分子尺寸和有机-无机杂化结构的化合物。这种以无机Si—O—Si键组成的框架为核,外围被有机取代基所包围的特殊结构,具有独特的物理性质和化学反应性。采用物理或共聚的方法使其与其他聚合物复合,得到具有特殊功能的有机/无机纳米复合高分子材料,可用于诸多领域,近年来备受关注。本文在介绍POSS分子结构特点的基础上,详细阐述POSS聚合物的合成方法、特点和功能性,着重讨论了POSS在超疏水表面与抗结冰涂层、两亲聚合物、形状记忆材料中的应用及研究现状,并展望了功能性POSS聚合物的发展前景。     

聚氨酯/石墨烯纳米复合物的原位制备及温度-电阻行为

采用原位聚合法,利用蓖麻油基聚氨酯预聚体与还原石墨烯残留羟基或羧基反应,制得聚氨酯/石墨烯纳米复合物,并利用红外光谱和拉曼光谱对其分子结构进行了表征.此外,分别采用热重分析仪、X-射线衍射、扫描电子显微镜、ZC36型高阻计等表征手段对其热稳定性、形态结构以及电阻率-温度行为进行了分析.结果显示,石墨烯添加致使复合物的交联网络增加和物理交联增强.因而,聚氨酯/石墨烯复合物的室温电阻率有所升高和电阻率-温度行为增强.尤其是,当掺杂3%石墨烯时,聚氨酯复合物的正电阻率温度效应(PTC效应)提高近3个数量级.因此,聚氨酯基复合物应该是一种具有潜在应用价值的低掺杂PTC纳米复合物材料.     

聚苯并噁嗪/POSS杂化材料

苯并噁嗪是一类新型的热固性树脂,它以良好的机械性能、热稳定性、可加工性、分子可设计性以及固化无小分子释放等优点而备受关注。然而,苯并噁嗪树脂存在的脆性大、韧性差等不足也是其研究改进的焦点。本文概述了近年苯并噁嗪树脂的研究进展,着重介绍了课题组在聚苯并噁嗪/POSS杂化材料方面的研究思路和具体实例。聚苯并噁嗪/POSS杂化材料研究结果表明,杂化结构的引入能明显改善苯并噁嗪树脂的综合性能,这对苯并噁嗪树脂及其复合材料以及其它热固性树脂体系的研究具有一定的指导意义。     

笼型倍半硅氧烷及其在阻燃聚合物中的应用

笼型倍半硅氧烷(POSS)是一种新型的有机-无机杂化材料,是基于化学键作用形成的分子内杂化结构。由于其独特的分子结构,与聚合物复配后形成的杂化材料不但能够明显改善聚合物基体的力学性能、加工性能和光电性能,同时能够显著提高聚合物的耐热性能和燃烧性能。本文简要综述了POSS单体的结构特点及几种在阻燃聚合物中常用到的带有特种结构官能团POSS的合成方法,分析了POSS的加入对聚合物阻燃机理的影响,重点介绍了近年来POSS在阻燃聚合物中的应用研究进展,并展望了今后的研究方向和重点。     

聚苯乙烯/多面体倍半硅氧烷(POSS)纳米复合材料

本研究通过Wittig反应合成了同时含有金属和双键的新型磁性多面体齐聚倍半硅氧烷POSS1(Fc-CH=CH-C6H6-(C4H9)7Si8O12,Fc:Ferrocene),并通过FTIR1、H-NMR1、3C-NMR2、9Si-NMR对其化学结构进行了表征。将其加入苯乙烯中通过自由基本体聚合制备了聚苯乙烯/POSS1纳米复合材料。XRD和TEM结果表明,POSS1在纳米材料中含量为1%(wt)和3%(wt)时可达分子级分散,而含量为5%(wt)时部分POSS1以晶体形式存在。热失重分析表明PS/POSS1纳米材料较纯PS热稳定性增加,含5%(wt)POSS1的纳米复合材料起始分解温度比纯PS的约提高了19℃。PS/POSS1纳米材料的玻璃化转变温度较纯PS明显提高。     

无机镍纳米复合材料

纳米复合材料因具有独特的物理、化学性能而成为纳米领域研究的热点。镍纳米材料作为一种重要的过渡金属纳米材料,在磁学、电化学、催化等领域具有广泛的应用。将它与其他金属、氧化物等材料复合,一方面使其固有性质得到明显改善,另一方面利用其他组成和镍基材料的协同作用,可得到具有新特性的异质材料,因此研究镍基纳米复合材料的合成具有重要的科学意义。由于纳米材料的结构不同,其复合位置和复合方式均存在不同,本文按照复合材料的结构特征,分别从核壳型、负载型、多节段纳米线3种类型对镍纳米复合材料的研究进展进行评述,在介绍这些材料的合成方法、结构特点的基础上,综述各种方法、各类结构的优缺点及应用前景,为类似复合材料的合成提供借鉴。     

石墨烯/聚氨酯复合材料的研究进展

石墨烯是一种新型二维纳米片层碳材料,拥有极高的机械强度、电子迁移率、导热系数及独特的化学结构,将其作为填料对聚氨酯进行功能化改性可有效改善基体的力学、导热导电、电磁屏蔽等性能,因此成为近年来复合材料研究领域的一大热点。本文对石墨烯改性及其在聚氨酯材料中的研究进展进行了综述,以复合材料的制备方法、性能研究进行分类,对复合材料常用的拉伸、压缩、导热模型建立方法进行了总结,展望了石墨烯/聚氨酯复合材料产业化的挑战与机遇。     

POSS基树枝状大分子的合成与应用

树枝状大分子(dendrimer)是一种高度支化、纳米尺度的人工合成大分子,具有独特的物理化学性能和重要的应用前景。利用具有8个可官能化顶点的多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)作为树枝状大分子的核心,可在一定程度上简化树枝状大分子繁琐的合成与分离过程,在低代数时就可获得较大的表面官能团密度,并使树枝状分子呈现球形对称结构。POSS基树枝状大分子结合了POSS和树枝状分子结构与性能的优势,是一类极具潜力的有机-无机纳米杂化材料。本文综述了近年来POSS基树枝状大分子的最新研究成果,介绍了具有代表性的POSS基树枝状大分子的合成方法以及它们在催化剂、生物材料、液晶材料和发光材料等领域的应用研究进展,并对该新型材料的发展趋势做了展望。     

基于多面体低聚倍半硅氧烷体系的一种独特发光现象

实验发现将2种POSS（多面体低聚倍半硅氧烷）单体氨苯基异丁基POSS和八异丁基POSS置于四氢呋喃搅拌加热后，原来不发光的POSS单体表现出较强的发光。为解释这个发光现象，我们对溶剂处理前后的POSS材料进行了结构和发光性能表征，通过¹HNMR、²⁹Si NMR及红外光谱等方法表征了POSS材料在THF中加热处理前后的结构，实验结果表明，这两种POSS在处理前后结构几乎没有变化，可以保持完整的笼状结构，但处理后的POSS分子¹H NMR谱中含有少量的溶剂峰。FTIR结果也表明处理前后的POSS结构几乎不变；我们也通过XPS表征了处理后的POSS中Si原子的价态，结果表明其价态未发生变化。结合这两种POSS材料处理前后的发光性能以及结构表征结果，我们认为，这种发光现象可能与POSS的吸附效应有关，即溶剂分子进入POSS笼中，形成POSS/溶剂加合物，从而改变了原来的POSS的电子结构，使得相应的POSS材料出现发光现象。     

反应型POSS杂化纳米材料合成及其对聚合物的改性研究进展

多面体低聚笼型倍半硅氧烷(POSS)是一类分子内有机-无机杂化材料。该材料因为同时含有笼型的Si—O—Si核及键合在Si顶点上可设计的有机基团,所以兼具无机材料高的强度和耐温性以及有机基团灵活的可设计性,可广泛用于聚合物的改性。反应型POSS是指POSS上的有机基团与其改性聚合物有较高的反应活性,可以共价键合于聚合物分子链上,提高POSS在聚合物基体中的分散性,增强其界面粘接作用,更大程度提高聚合物的性能。本文综述了近年来反应型POSS的合成,POSS在聚合物增韧补强、耐热阻燃性能、介电性能改性等领域的研究进展,总结了POSS改善无机纳米粒子在聚合物改性体系分散性能方面的研究进展,并指出了今后的发展方向。