基于倍半硅氧烷的有机-无机杂化材料研究

有机-无机杂化材料兼具有机材料和无机材料的优点,是继单组份材料、复合材料和梯度材料之后的新一代功能材料。基于可以通过分子设计与剪裁的倍半硅氧烷(笼型倍半硅氧烷和无规倍半硅氧烷)无机前驱体,利用多种方法如反应性共混法、溶胶-凝胶法、光固化、原子转移自由基聚合、自组装技术等制备一系列高性能聚合物/倍半硅氧烷有机-无机纳米杂化材料。     

聚苯并噁嗪高性能化:分子设计、合金与纳米复合物

聚苯并噁嗪通过环状苯并噁嗪单体热诱导开环聚合得到,作为一种新型的酚醛树脂,不仅具有传统酚醛树脂的耐热、低吸水性等性质,还具有传统酚醛树脂不具备的性能,如分子设计的灵活性、固化反应没有小分子副产物产生、优异的尺寸稳定性以及良好的阻燃性能,在微电子、印刷电路板、电子封装以及航空航天等高技术领域具有广阔的应用前景.然而,聚苯并噁嗪缺点是固化温度高、固化材料脆性大.本文介绍了聚苯并噁嗪性能增强的各种方法,包括新型单体分子设计、引入可交联单元、高相对分子质量聚合物前体制备、聚合物合金化、纳米复合等.最近,石墨烯和笼型聚倍半硅氧烷(POSS)与聚苯并噁嗪复合材料因具有优异的热性能和电学性能,成为先进电子材料的潜力材料.     

3-甲基邻苯二酚/糠胺型聚苯并噁嗪的制备与性能

通过分子设计合成了含有酚羟基的3-甲基邻苯二酚/糠胺型苯并噁嗪(M-f). 通过差示扫描量热法(DSC)测得M-f的放热峰值温度(T_p)为172 ℃, 而间甲酚/糠胺型苯并噁嗪(MC-f)的T_p为244 ℃, 表明酚羟基的引入有利于降低苯并噁嗪的开环固化温度. 通过非等温DSC法研究2种苯并噁嗪单体的固化动力学, Kissinger法和Ozawa法的计算结果均表明M-f的表观活化能低于MC-f. 此外, 通过拉伸剪切强度测试考察了聚苯并噁嗪对于金属基材的黏附性能, M-f聚合物对于铝和低碳钢基材的拉伸剪切强度分别为2.53 MPa和3.09 MPa, 均高于MC-f聚合物.     

PMMA/SiO_2/OV-POSS杂化材料的制备与表征

以乙烯基三氯硅烷为原料水解制得八乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷(OV-POSS),将其与经KH570改性的SiO2溶胶和甲基丙烯酸甲酯(MMA)混合均匀,采用热固化的方法制得PMMA/SiO2/OV-POSS杂化材料,通过透射电镜、红外谱图、差热分析和热重分析对材料的微观结构以及热性能进行表征,结果表明:杂化材料结构均匀,有机相和无机相之间通过双键聚合的方式形成了共价键;杂化材料耐热性好,玻璃化转变温度比纯PMMA提高约72℃,分解温度提高约121℃。     

高性能聚苯并(噁)嗪树脂

聚苯并噁嗪树脂作为一种新型酚醛树脂,不仅具有优异的耐热性和阻燃性,而且克服了传统酚醛树脂在成形固化过程中释放小分子的缺点,在制备高性能材料方面已引起研究者的广泛关注。本文综述了近年来国内外为制备高性能化聚苯并噁嗪树脂所作的一些研究工作,包括从主链或侧链中引入苯环等刚性官能团、在主链或侧链中引入可聚合官能团、与另一种高分子形成共混或共聚物以及与其他材料复合形成复合材料等,并对该树脂材料的工业开发前景、国内外研究现状以及发展趋势进行了分析。     

苯并噁嗪/蒙脱土插层体系和苯并噁嗪体系的动态固化行为比较

比较了苯并噁嗪单体(BZ)和插层于蒙脱土层间的苯并噁嗪单体(BZ/MMT)两种体系的动态固化特性.实验发现,经有机化处理的蒙脱土在BZ/MMT体系的固化行为中起着重要的作用,使该体系存在催化聚合和热聚合两类固化单元反应.结果造成两种体系在特征固化温度、固化速率、反应热、反应级数以及表观活化能上存在明显的差别.     

3,1-苯并噁嗪化合物的合成及晶体结构

报道了一种用5-硝基-2-胺基苯甲腈为原料, 在二氯化锌催化下与环酮反应环化合成3,1-苯并噁嗪类化合物的新方法, 并用此方法合成了6-硝基-1,2-二氢-2,2-(1,5-亚戊基)-4-亚胺-4H-3,1-苯并噁嗪(4a). 产物经元素分析、红外光谱、核磁共振氢谱和碳谱进行了表征, 用X射线单晶衍射法测定了其晶体结构. 晶体属单斜晶系, P2₁/c空间群, a＝0.66339(13) nm, b＝2.5329(5) nm, c＝0.73756(15) nm, β＝91.85(3)°, V＝1.2387(4) nm³, Z＝4, D_c＝1.401 g/cm³, F(000)＝552, µ＝0.102 mm^－1, R＝0.0994, wR＝0.3001.     

苯并噁嗪单体的分子设计及其合成研究进展

聚苯并噁嗪是近二三十年发展起来的一类新型热固性树脂.其重复单元是含氮、氧杂环结构的化合物,高温下可在无催化剂的情况下发生开环反应形成聚合物.聚苯并噁嗪具备熔体黏度低、易加工、成型收缩率接近零以及固化过程无挥发性物质产生等独特的优点,同时还保持了传统酚醛树脂优良的热稳定性、电绝缘性和机械性能.苯并噁嗪单体最大的优点在于其分子设计的灵活性,通过设计反应底物或者控制固化工艺可合成各种具有特定结构和性质的苯并噁嗪单体和树脂.主要从单官能度、双官能度、多官能度三方面概述了几种苯并噁嗪单体的类型及其合成方法.     

Modification of Polymer Substrates with Low Surface Free Energy Material by Low‐Temperature Cured Polybenzoxazine

The B‐ala/AIBN PBZ system has a high extent of ring‐opening of oxazine because phenol‐containing oligomers are formed at the early stage of the curing process. As a result, the B‐ala/AIBN PBZ system possesses a relatively stronger intramolecular hydrogen bonding and lower surface energy than the pure B‐ala system at low temperature curing. In this context, poly(4‐vinyl pyridine), poly(4‐vinyl phenol) thin films and polycarbonate substrates, which lack liquid resistance, possess low surface free energy after modification with B‐ala/AIBN = 5/1 PBZ.

     

Thermal and Morphological Properties of Octa(maleimido phenyl) Silsesquioxane (OMPS)-Reinforced Polybenzoxazine Hybrid Nanocomposites

We prepared an octa maleimido functionalized POSS, namely octa(maleimido phenyl) silsesquioxane (OMPS)-reinforced polybenzoxazine hybrid nanocomposites, by using four different types of benzoxazines (BZ-Cy-DDM, BZ-Cy-DDE, BZ-Cy-DDS, and BZ-Cy-Ani). They were synthesized from 1,1-bis(3-methyl-4-hydroxyphenyl) cyclohexane, paraformaldehyde, and aromatic amines (4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenylether, 4,4′-diaminodiphenylsulphone, and aniline) by the Mannich reaction. We used 10 wt.% OMPS in all four polybenzoxazine matrices in order to compare the effect of OMPS on various benzoxazines. They were polymerized through thermal ring-opening polymerization at identical conditions. The thermal properties of the resulting OMPS-reinforced polybenzoxazine hybrid nanocomposites were studied using differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA). The dispersion of OMPS in the polybenzoxazine and nanostructure of the composites were confirmed by X-ray diffraction analysis, transmission electron microscopy, and atomic force microscopy.     

杂化材料的制备、性能及应用

较详细地介绍了杂化材料的概念及其制备方法、性能和应用。重点是有机高分子－无机杂化材料的制备、性能及应用。     

Polybenzoxazine as a mold-release agent for nanoimprint lithography

One of the most important tasks remaining to be resolved in nanoimprint lithography is the elimination of the resist sticking to the mold during demolding. Previously, the main approach was to apply a thin layer of fluorinated alkyl silane mold-release agent on the surface on the mold; however, this involves complicated steps and high costs. The low surface free energy material polybenzoxazine provides an efficient mold-release agent for silicon molds that is easier to process, costs less, and has no side reactions.     

一种耐高温聚苯并嗪的电化学合成

苯并噁嗪最先由 Holly和 Cope在 1 944年通过曼尼奇反应由苯酚、甲醛、胺合成而得 [1] .苯并嗪能够热聚合 .Ishida等 [2 ]在这方面做了大量工作 ,总结了热聚合苯并嗪的两种基本方法 .此外 ,某些苯并嗪还能象聚酚那样通过电化学方法沉积在金属表面形成聚合物来保护金属不受腐蚀[3] .但由于所得聚合物处于绝缘态 ,往往得不到自支撑的聚合物薄膜 .本文从乙腈 /氢氧化钠水溶液的混合溶液体系中成功地合成了一种新的自支撑的聚苯并嗪薄膜 ,其在空气中的热分解温度达 3 60℃ ,对酸、碱表现出很好的化学惰性 ,是一种很好的电极防腐材料 .…     

液体聚硫橡胶增韧双酚A-苯胺型聚苯并噁嗪的研究

以液体聚硫橡胶(LP-3)为增韧剂,对双酚A-苯胺型苯并噁嗪(B-a)树脂进行了改性,通过核磁共振氢谱(1H-NMR)、红外光谱(FTIR)、示差扫描量热仪(DSC)对B-a与LP-3的共混和固化过程进行了研究,通过动态热机械分析仪(DMA)、弯曲和冲击实验、热失重分析仪(TGA)对固化物的机械性能和热性能进行了表征.结果表明,在共混过程中,B-a与LP-3发生了开环加成反应,加成产物的酚羟基对苯并噁嗪的开环聚合具有一定的促进作用,共混物较B-a具有更快的固化速率.当LP-3的加入量为5 wt%时,固化物的韧性就可以得到明显改善,冲击强度相比B-a固化物提高了3.4倍,而且此时的固化物具有高的储能模量(30℃时E'=3.9 GPa)、高的玻璃化转变温度(T_g=206℃)和良好的热稳定性(T_(5%)=322℃,T_(10%)=342℃),表现出最佳的综合性能.     

Polybenzoxazine resins: Aspects of interaction and adsorption behavior

The technique of inverse gas chromatography (IGC) has been used to evaluate the acid–base interaction potential of two polybenzoxazines. One of these, prepared from bisphenol‐A monomer, was shown to be a net base. Another based on dihydroxybenzophenone registered as a net acid. The bisphenol‐A version was adsorbed at controlled thicknesses on α‐alumina, on fumed silica and on boron nitride, all three solids with acidic surfaces as shown by IGC data. Thin layers of the adsorbed polymer near monolayer coverage were strongly perturbed by the underlying substrate, the polymer surface now behaving as a net acid. Thicker layers of the adsorbed polymer revert to basicity, but fail to attain the acid–base interaction constants of the pure polymer. The presence of strongly interactive substrates leads to the creation of a substantial interphase, the interaction properties of the adsorbed polymer varying through the thickness of this layer. © 1999 John Wiley & Sons, Inc. J Polym Sci B: Polym Phys 37: 1441–1447, 1999     

以微凝胶为基质的杂化材料制备及应用研究进展

水凝胶微球即尺寸较小的球形水凝胶,除了凝胶特性外,其特点主要是具有较小的尺寸和球形形貌。由于其网络结构和快速的刺激响应性,使其作为模板制备具有独特性能的杂化材料而备受关注。本文主要从几个方面阐述了以微凝胶为基质制备杂化材料的方法及其应用。包括了磁性金属氧化物-凝胶杂化材料、金属单质-凝胶杂化材料、生物活性-凝胶杂化材料及功能化的球形和膜状杂化材料,最后介绍了本实验室以微凝胶为基质制备表面图案化杂化材料的方法。