多面体笼型倍半硅氧烷改性复合材料研究进展.pdf

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1、16塑料助剂2010年第2期(总第80期)多面体笼型倍半硅氧烷改性复合材料研究进展王俊豪李俊王雷陈建宇张杰花星(河南理lT大学材料科学与T程学院，焦作，454000)摘要介绍了具有很强的结构可设计性的特殊有机一无机复合材料多面体笼型倍半硅氧烷(POSS)的常见结构、合成方法及其近几年在光电材料、阻燃聚合物等领域的应用。关键词多面体笼型倍半硅氧烷结构合成有机一无机复合材料光电材料阻燃聚合物ResearchProgress011Hybrid——materialModifiedbyPOSSWangJun-haoLiJunWangL

2、eiChenJian——yuZhangJieHuaXing(HenanPolytechnicUniversity，Jiaozuo，454000)Abstract：Thegeneralstructures，syntheticmethodsforaspecialorganic—inorganiccompositepolyhederaloligomericslisequioxane(POSS)，whichhasgooddesignflexibility，anditsrecentapplicationsinphotoelectric

3、materialandflameretardantpolymersandSOonwereintroduced．Keywords：polyhedraloligomericslisequioxane；structure；synthetsis；organic-inorganiccomposite；photoeloctricmaterial；flameretardantpolymer近些年．随着科学技术的迅猛发展．材料科学以企及的I”，故下文将只对其进行论述。研究水平也有了很大的提高．研究领域已不再局限POSS是分子级的有机一无机复

4、合材料．常见于单学科的框架内，变成了多学科的交叉，新型的的分子式(RSiO)，n通常为6、8、12等，其中以复合材料应运而生。多面体笼型倍半硅氧烷n=8居多。核心是硅氧组成的笼形无机骨架，顶点(POSS)作为近些年发展起来的一种新型有机一无Si连接伸向空间的基团RI01，R为H、烷基、烯基、机复合材料，不但具有有机材料密度低、热稳定好芳基、芳烯基或其衍生基团。惰性官能团R对的优点，兼备良好的韧性与可加工性，还拥有无机POSS与聚合物的相容性至关重要。POSS包含多材料强度高、耐高温的传统特点⋯。由于集多种材料面体的硅一氧纳米

5、结构骨架【l01，相对分子质量可高性能于一身，对它的研究也成为当前材料科学中的达1000，分子呈笼型结构。POSS的三维尺寸为1～一个热点[~-71。近几年，国内一些科研机构【8．9]也相继3nm，是最小硅颗粒，其物理尺寸与大多数聚合物开展了这方面的研究工作链段在同一数量级。POSS的分子结构是杂化结构，以Sj一0键构成的无机骨架和有机基团构成1POSS单体的常见结构的有机支链两部分组成常见倍半硅氧烷的结构：无定型、梯形、笼型、以多而体无机框架为核心。保证了POSS具有半笼型，如图1【Ⅷ。良好的耐热性能，以有机部分为外部框架

6、．根据由于笼型倍半硅氧烷在结构上的稳定性和在“相似相溶”的原理，POSS可溶于许多常见溶剂．功能上的优越性是其他几种结构的倍半硅氧烷难如甲苯、乙醚等。当物质达到纳米级尺寸时。不仅会保留自身的一些性质．还会具有一些特殊性质收稿日期：2009—11-30(如热学与磁学特性)，故POSS具有良好的阻燃性18塑料助剂2010年第2期(总第80期)原料，通过官能团的化学反应得到所需活性基团特别是热释放速率(HRR)，不同POSS含量的复合的POSS衍生物，此法已成为制备新型POSS的重材料燃烧过程中的热释放速率曲线(夕加辐射功要手段之

7、一。率35kW／mz)，如图2。实际上目前是以水解缩合法作为制备POSS最从图2可知。当POSS含量在l％～5％之间变化直接的方法。由于水解缩合法容易受结构和取代时。复合材料的热释放速率有所降低，峰值降幅在基(R和X)、温度、催化剂、溶剂等反应条件的影15％左右。平均值降幅在12％左右。在POSS低含量响，制备POSS还只能停留在实验室阶段，不能适用时热释放速率峰值和平均值随添加量的增大没有于工业化生产，故研究新型合成方法十分迫切。明显变化。当POSS添加量增大到20％和30％时，复合材料的热释放速率峰值和平均值都有明显下降

8、，3POSS的应用前景峰值降幅分别达到31．7％和54．6％，平均值降幅分POSS是一种很有发展前景的新型材料，广泛别为17．6％和41．5％。HRR峰值随POSS添加量的增应用于耐高温材料、阻燃材料、防腐涂料、耐高温大线性减少，平均值随POSS添加量的增大呈一定涂料、发光材料以及改性传统