POSS-聚合物納米復(fù)合材料的制備和表征.pdf

1、有機(jī)/無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料成功結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，獨(dú)特的結(jié)構(gòu)又賦予材料新性能，無(wú)論是在理論研究上還是實(shí)際的應(yīng)用中都是材料科學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。POSS/聚合物納米復(fù)合材料是最近研究發(fā)展起來(lái)的一種高性能有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合材料，它以POSS無(wú)機(jī)核為無(wú)機(jī)成分，無(wú)機(jī)相與有機(jī)相間通過強(qiáng)的化學(xué)鍵結(jié)合，克服了傳統(tǒng)復(fù)合材料兩相界面結(jié)合力弱的問題。POSS分子易于官能化，可以通過共混、接枝或共聚的方法將POSS引入聚合物基體中，制備方法簡(jiǎn)便靈活，得到的納米復(fù)合材料性

2、能優(yōu)異，且材料的性能可以通過調(diào)整POSS的含量進(jìn)行裁剪。近年來(lái)，基于POSS的新型復(fù)合聚合物的合成與性能研究引起了人們的極大興趣。論文通過分子設(shè)計(jì)制備了系列POSS/聚合物復(fù)合材料，主要研究?jī)?nèi)容如下： 綜述了有機(jī)/無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料的制備方法，并詳細(xì)介紹POSS及其高分子材料的研究進(jìn)展，并對(duì)其合成方法進(jìn)行了綜述。 以鄰苯二甲酸酐、已二酸、新戊二醇和 1，4-丁二醇為單體，以二丁基二月桂酸錫為催化劑，通過熔融縮聚的方法制備端

3、羥基聚酯樹脂。用POSS二醇代替部分二醇單體制備 POSS 改性聚酯樹脂。用滴定法測(cè)定樹脂的羥值，并用FTIR 對(duì)樹脂進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。以聚酯為羥基組分，以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)三聚體為固化劑，以二丁基二月桂酸錫為催化劑，制備POSS改性聚酯/IPDI三聚體納米復(fù)合材料。分別用紅外光譜儀、旋轉(zhuǎn)流變儀、X射線衍射儀、動(dòng)態(tài)表面能分析儀、原子力顯微鏡、透射電子顯微鏡、動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀、熱失重分析儀進(jìn)行表征。結(jié)果表明，通過該方法很容易將PO

4、SS分子鍵接在聚酯軟鏈段的側(cè)基上；流變性能的研究表明，純聚酯樹脂為牛頓流體，而所有的改性樹脂都是非牛頓流體，隨剪切速率的增加改性聚酯樹脂都呈現(xiàn)剪切變稀的流變行為，且隨POSS的含量的增加，樹脂的粘度增加，剪切變稀的行為更加顯著。POSS的加入使材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度升高，并使其在Tg以上的模量降低，Tg以下的模量增加；膜表面能顯著降低，表面粗糙度增加，微觀摩擦力增加；當(dāng)POSS的含量較高時(shí)，POSS分子發(fā)生自組裝形成晶粒；同時(shí)，POSS的

5、加入在一定程度上提高了聚合物基體的熱穩(wěn)定性。 用POSS二醇與過量的異佛爾酮二異氰酸酯三聚體制備改性IPDI三聚體。以端羥基聚酯樹脂和POSS改性IPDI三聚體為原料，以二丁基二月桂酸錫為催化劑，制備POSS改性IPDI三聚體/聚酯納米復(fù)合材料，通過該法將POSS鍵接在聚氨酯的硬鏈段。并用X射線衍射儀、動(dòng)態(tài)表面能分析儀、原子力顯微鏡、原子力顯微鏡、透射電子顯微鏡、熱失重分析儀進(jìn)行表征。結(jié)果表明，POSS以分子水平分散在聚合物基體

6、中，POSS的加入在一定程度上提高了聚合物基體的熱穩(wěn)定性，但對(duì)膜表面的粗糙度和微觀摩擦力影響很小。POSS的加入使材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度升高，并使其在Tg以上的模量降低，Tg以下的模量增加；膜表面能明顯降低；但影響程度均比將POSS鍵接在軟鏈段的小。以八苯基POSS為原料，用發(fā)煙硝酸為硝化劑合成了八硝苯基POSS；并以甲酸為還原劑，以Pd/C為催化劑，將其還原為八胺苯基POSS；在硅烷偶聯(lián)劑異氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的作用下，以制得的八胺

7、苯基 POSS 為原料制備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β羥乙酯和苯乙烯為單體，以偶氮二異丁腈為引發(fā)劑，以巰基乙醇為鏈轉(zhuǎn)移劑，制備羥基丙烯酸酯樹脂。以硅甲氧基POSS以及異氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷為交聯(lián)劑，與羥基丙烯酸酯樹脂反應(yīng)，制備交聯(lián)型的聚丙烯酸酯復(fù)合材料，通過改變POSS及硅烷偶聯(lián)劑的相對(duì)含量研究。POSS的含量對(duì)復(fù)合材料的熱性能的影響。研究表明，POSS的加入使基體的熱穩(wěn)定性顯著提高，玻璃化