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超支化聚碳硅烷结构、交联方法及其应用研究进展
超支化聚碳硅烷结构、交联方法及其应用研究进展
摘要：超支化聚合物是一种主链和支化链均来自于同一种单体且具有星形结构的高分子材料。在其中，超支化聚碳硅烷被认为是最有应用前景的材料之一，因为它具有诸多独特的结构和性能特点。本文主要综述了超支化聚碳硅烷的制备方法、交联方式以及其在材料、医学等领域的应用。
关键词：超支化聚合物；超支化聚碳硅烷；制备方法；交联方式；应用
一、超支化聚合物概述
超支化聚合物是指分子结构中，主链和支链均来自于同一种单体且具有星形结构的高分子材料。它们广泛应用于各种领域，如材料科学、医学、电子工业等。它们具有诸多优异的特性，如高分子质子迁移速率、较低的毒性等，在研发更优异的材料方面具有重大的意义。
二、超支化聚碳硅烷的结构特点
超支化聚碳硅烷分子结构中，硅烷键Si-C是分子中主链的组成单位，可以使分子主链中的Si-C键承受和传递应力，属于刚性分子链;其支链通常是由三个至五个巯基组成，极容易进行交联反应，从而形成许多稳定的三维网络结构，协同增强其力学强度与热稳定性。因此，超支化聚碳硅烷在相较于其他材料中，具有更高的力学强度以及更高的热稳定性。同时，它还具有较强的耐化学腐蚀性质、生物相容性、良好的紫外线稳定性和热处理性能等优质特点。
三、超支化聚碳硅烷的制备方法
超支化聚碳硅烷的制备方法通常分为两大类：单体聚合方法和合成后交联方法。
1、单体聚合法
单体聚合方法是指采用类似于聚合物化学中的小分子的聚合方法，通过通过有机合成化学反应，直接合成出分子结构中的主链和支链，在形成聚合物的同时完成其超支化结构。在方法之一，硅烷键Si-C的键能被Ni配位子吸附，进而成功聚合出超支化聚碳硅烷。该方法的优点是制备过程中操作简便、反应时间短，但缺点是易受到化学反应条件的限制，反应条件对产物结构和性能有着很大影响。
2、合成后交联方法
目前，合成后交联方法是超支化聚碳硅烷制备的主要方法。合成后超支化一方面是将先合成的线性或分支型化合物经过交联反应，形成超支化聚合物分子，一方面又能有效避免化学制备过程中的不可避免的污染。此方法通常是将分子中的活性基通过化学交联或物理交链的方式形成的。例如，通过小分子的交换反应，将硅烷键端处的巯基和异叶酸等小分子进行交联，最终形成了超支化聚碳硅烷。
四、超支化聚碳硅烷的交联方式
超支化聚碳硅烷的交联方式通常分为两种：物理交链和化学交联。
1、物理交链
物理交链是指通过不同的交链方式，将超支化聚碳硅烷分子结构进行交联。其中，最常用的交链方式是通过热缩聚物对分子进行交联，以得到更加稳定的三维交联网状结构。
2、化学交联
化学交联是指通过个别单元在物理或化学作用的刺激下，发生化学反应从而使分子进一步交联的过程。其中，最常用的交联方式是选择性的与氧、氮、硫、硫酸酯等各种化合物发生交联反应，进一步增加其分子间相互作用力及其力学性能。
五、超支化聚碳硅烷的应用
由于超支化聚碳硅烷的优异性质，可广泛应用于制备高强度、低重量、热稳定性好、耐腐蚀、生物相容性好等先进的高科技材料中。其主要应用领域包括以下几个方面：
（1）原子能、空间工程与国防装备
超支化聚碳硅烷可用于机体防护材料、锂离子电池、载荷导向材料、氧化石墨材料等等。通过这种应用，更好的维护国家能源、环境安全以及为制备先进的电子元件提供条件。
（2）医学和生物材料
超支化聚碳硅烷在医学和生物材料中的应用也十分广泛。例如，在医用材料制备过程中，采用超支化聚碳硅烷可以提高生物相容性、缓解免疫反应、防止扩散等一系列生理反应，因此它在制备人工器官、真皮组织、植入式心脏起搏器和血管支架等渐成不可替代的材料种类。
（3）高分子材料
超支化聚碳硅烷在高分子材料的制备中，常被用于制备超高分子量重量感应器、新型稳定热助剂、染色剂增容、表面填充剂等高技术产品。同时，它具有可调性、流变学等物理性质，利用它可以制备出多功能并且可控性能的材料。
综上所述，超支化聚碳硅烷作为一种重要的高分子新材料，独特的结构特点和出色的性能表现为其在各个领域应用打下了坚实的基础。因此，我们可以看到它对于未来节能环保、制造新型材料、人类健康与医学进步等方面的重要作用。