多面体低聚倍半硅氧烷改性聚合物材料研究进展.pdf

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技术进展多面体低聚倍半硅氧烷改性聚合物材料研究进展水哺机·l甘料，2009，23(3)：194—198多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)是近年来5)。，n一般为6、8、10、12等。其中以它具有高度对称的立方体笼型骨架，硅原子位于立方体的八个顶角，由氧相连，取代基R材料。POSS骨架呈纳米级分散在聚合物基体中，弱的问题；在POSS表面引入一个或多个不同的的最新研究进展。POSS的合成方法基硅烷单体，进一步水解缩聚闭环，得到相应的POSS，使用“顶角盖帽法”可在硅氧骨架上引林谦，陈超，孙争光一，黄世强出现的一种新型纳米结构材料，分子通式为(RSiOlrt=8最典型，其结构如图1所示。可以为惰性有机基团(如直链烷基、环烷基等)，亦可为具有反应活性的有机官能团(如氢基、乙烯基、羟基、甲基丙烯酰氧基、烷氧基、环氧基、氨基等)。POSS的三维尺寸一般为1—nm，将POSS作为一种纳米结构单元来制备或改性聚合物，可获得新型的有机一无机杂化功能具有密度小、单分散性好、不吸潮、热稳定性高的优点；POSS表面的惰性基团与部分聚合物有很好的相容性，在共混时克服了复合材料相界面功能性基团，可赋予POSS纳米粒子功能性和高反应性，能与其它聚合物形成星形、串珠形或网状等多样结构，赋予聚合物材料良好的耐热性、耐化学品性、绝缘性及气体渗透性等，在液晶材料、介电材料、发光材料、耐热阻燃材料、包装阻隔材料、生物医学材料、新型催化剂等领域广泛应用¨。3J。本文评述了POSS改性聚合物材料获取具有不同取代基的功能性POSS是进行相关研究的基础。其合成方法主要有3种”‘61：一是水解缩合法，这是制备POSS最直接的方法，通过三官能团硅烷(RSiX，)在一定条件下的水解缩聚反应制备相应的POSS，反应产物的结构及收率受取代基(R和x)、溶剂和反应条件等的共同影响，取代基R的结构不同，POSS的功能不同；二是在不完整的POSS上使用“顶角盖帽法”进行单官能化，RSiX，在一定条件下不完全水解时会缩聚生成较稳定的缺角七聚POSS，再按等量的比例加入含活性基团的烷氧(湖北大学材料科学与工程学院，武汉430062)摘要：介绍了多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)的特性及POSS的3种基本制备方法，综述了POSS改性聚合物的最新研究进展(包括POSS改性聚烯烃、聚丙烯酸酯、聚酰亚胺、环氧树脂等)及POSS改性聚合物作为阻燃材料、耐热材料、光电材料、膜材料等的应用，指出了POSS材料的研究与应用前景。关键词：多面体低聚倍半硅氧烷，杂化材料，POSS改性聚合物，三官能团硅烷中图分类号：0634．4+l文献标识码：A文章编号：1009—4369(2009)03—0194—05图1多面体八聚倍半硅氧烷[(RSiO¨)。】的分子结构l3收稿R期：2008—12—25。作者简介：林谦(1985一)，女，硕士生，主要从事有机硅聚合物材料的研究。’基金项目：湖北省教育厅优秀中青年人才项目(Q20081004)。“联系人，E—mail：[e-mail]。SILICONEMATERIAL
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Plastics公司已可提供商品化的POSS试剂，有力地促进了POSS改性聚合物的研究进展料。一般而言，POSS杂化材料易于进行分子结若POSS上含有两个活性基团，共聚形成“串珠的聚合物。另外，含有多个活性基团的POSS分子也可形成多臂状或星形高分子，得到性能优异采用纳米粒子对聚烯烃进行改性是提高聚烯烃材料性能、拓宽其应用的有效途径。具有笼形结构的POSS综合了硅基无机材料和碳基有机材烯㈣、聚丙烯¨4l、聚苯乙烯‘圳及聚降冰片POSS粒子以分子水平分散于聚烯烃基体之中，王文平等人以十二烷基硫酸钠为乳化剂、过PMMA，提高PMMA的抗冲击性能；但在PMMA基丙烯酸叔丁酯、部分氟化甲基丙烯酸进行共4000C)、高机械强度；但介电性较高，在用作多孔来降低其介电性。人们通常在聚酰亚胺中掺人环氧树脂，利用相分离中环氧树脂的热降解形枝POSS，利用POSS笼状多孔结构引入空气的能化的聚酰亚胺与NH：一POSS发生共聚反应，缩率低、稳定性好、机械强度高、电绝缘性优人过渡金属元素及其它活性基团，使POSS的结构更多样化。刈；三是官能团衍生法，该法以几种常见POSS(如氢基POSS、氨基POSS和氢氧化四甲铵基POSS等)为原料，通过官能团的化学反应得到一系列所需活性基团的POSS衍生物，此法已成为制备新型POSS的重要手段之一。近年来，国内外有关合成功能化POSS的研究报道较多，且Aldrich和HybridPOSS材料的研究与应用。利用POSS的独特结构及纳米尺寸特点，可以制备真正分子水平上的有机一无机纳米杂化材构设计，制备方法简便灵活，综合性能优异。POSS上取代基的高活性及与聚合