poss%2f聚合物纳米复合材料制备和表征

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1、摘要有机／无机纳米复合材料成功结合了两者的优点，独特的结构又赋予材料新性能，无论是在理论研究上还是实际的应用中都是材料科学领域的热点之一。POSS／聚合物纳米复合材料是最近研究发展起来的一种高性能有机／无机复合材料，它以POSS无机核为无机成分，无机相与有机相问通过强的化学键结合，克服了传统复合材料两相界面结合力弱的问题。POSS分子易于官能化，可以通过共混、接枝或共聚的方法将POSS引入聚合物基体中，制备方法简便灵活，得到的纳米复合材料性能优异，且材料的性能可以通过调整POSS的含量进行裁剪。近年来，基于POSS的新型复合聚合物的合成

2、与性能研究引起了人们的极大兴趣。论文通过分子设计制备了系列POSS／聚合物复合材料，主要研究内容如下：综述了有机／无机纳米复合材料的制备方法，并详细介绍POSS及其高分子材料的研究进展，并对其合成方法进行了综述。以邻苯二甲酸酐、己二酸、新戊二醇和1，4一丁二醇为单体，以二丁基二月桂酸锡为催化剂，通过熔融缩聚的方法制备端羟基聚酯树脂。用POSS二醇代替部分二醇单体制备POSS改性聚酯树脂。用滴定法测定树脂的羟值，并用FTIR对树脂进行结构表征。以聚酯为羟基组分，以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDl)三聚体为固化剂，以二丁基二月挂酸锡为催化剂，制

3、备POSS改性聚酯／IPDI三聚体纳米复合材料。分别用红外光谱仪、旋转流变仪、x射线衍射仪、动态表面能分析仪、原子力显微镜、透射电子显微镜、动态热机械分析仪、热失重分析仪进行表征。结果表明，通过该方法很容易将POSS分子键接在聚酯软链段的侧基上；流变性能的研究表明，纯聚酯树脂为牛顿流体，而所有的改性树脂都是非牛顿流体，随剪切速率的增加改性聚酯树脂都呈现剪切变稀的流变行为，且随POSS的含量的增加，树脂的粘度增加，剪切变稀的行为更加显著。POSS的加入使材料的玻璃化转变温度升高，并使其在Tg以上的模量降低，T夸以下的模量增加；膜表面能显著

4、降低，表面粗糙度增加，微观摩擦力增加；当POSS的含量较高时，POSS分子发生自组装形成晶粒；同时，POSS的加入在一定程度上提高了聚合物基体的热稳定性。用POSS二醇与过量的异佛尔酮二异氰酸酯三聚体制备改性IPDI三聚体。以端羟基聚酯树脂和POSS改性IPDI三聚体为原料，以二丁基-B桂酸锡为催化剂，制备POSS改性IPDI三聚体／聚酯纳米复合材料，通过该法将POSS键接在聚氨酯的硬链段。并用一卜X射线衍射仪、动态表面能分析仪、原子力显微镜、原子力显微镜、透射电子显微镜、热失重分析仪进行表征。结果表明，POSS以分子水平分散在聚合物基

5、体中，POSS的加入在一定程度上提高了聚合物基体的热稳定性，但对膜表面的粗糙度和微观摩擦力影响很小．POSS的加入使材料的玻璃化转变温度升高，并使其在T窖以上的模量降低，T夸以下的模量增加；膜表面能明显降低；但影响程度均比将POSS键接在软链段的小。以八苯基POSS为原料，用发烟硝酸为硝化剂合成了八硝苯基POSS；并以甲酸为还原剂，以Pd／C为催化剂，将其还原为八胺苯基POSS；在硅烷偶联剂异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的作用下，以制得的八胺苯基POSS为原料制备多官能度的硅甲氧基POSS。以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸B羟乙酯和

6、苯乙烯为单体，以偶氮二异丁腈为引发剂，以巯基乙醇为链转移剂，制备羟基丙烯酸酯树脂。以硅甲氧基POSS以及异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷为交联剂，与羟基丙烯酸酯树脂反应，制备交联型的聚丙烯酸酯复合材料，通过改变POSS及硅烷偶联剂的相对含量，研究POSS的含量对复合材料的热性能的影响。研究表明，POSS的加入使基体的热稳定性显著提高，玻璃化转变温度降低，POSS的加入对膜的表面形貌影响明显。关键词：多面齐聚倍半硅氧烷；纳米复合材料；聚合物Abstractorganic-inorganicnanocompositematerialsmaycom

7、binetheadvantagesoftwocomponents,evenacquiresomenovelpropertiesbeeallSeoftheirspecialslnlctwes,andhavebeingoneofthemostinterestingresearchareasinrecentyears．POSS-basedpolymersareanewpotentiallyusefulclassoforganic-inorganicnanocomposite,whichhasbeendevelopedrecently,andt

8、heinorganicphaseboundcovalentlywithorganicphase,overcomingtraditionalhybridmaterial’Sbackwards．POSScanb