POSS及其改性聚合物的研究进展

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POSS聚合物复合材料的制备以及在尼龙中应用的研究进展

POSS聚合物复合材料的制备以及在尼龙中应用的研究进展

作者简介:汪华明,在读博士,主要研究方向为POSS 在高分子中的应用,高分子中结构设计与性能之间的关系。

收稿日期:2020-06-22杂化材料的研究由来已久。

杂化材料是指两种或两种以上不同材料的组合,旨在综合二者的优势特点,将二者结合,达到独特的结构与性能。

杂化材料一般由无机组分、有机组分或者两种组分的混合物组成,使这种有机/无机复合材料既具有无机材料的特点(如刚性和热稳定性),也具有有机聚合物的优点(如柔韧性、介电系数、延展性和可加工性)[1]。

含有硅元素的无机纳米填料主要分为4类,分别是层状硅酸盐(如蒙脱石)、纤维状纳米凹凸棒石、纳米颗粒(纳米二氧化硅)和多面体低聚倍硅氧烷(POSS )[3]。

其中蒙脱石为一维纳米层状结构,凹凸棒石为二维纤维状结构,纳米二氧化硅为三维球状纳米结构,POSS 为纳米级别的六面体结构。

前三种无机纳米填料都需要经过化学改性或表面处理才能用于制备纳米复合材料[2],而POSS 则是拥有精确的分子结构,无需进一步的表面处理就可以整合到聚合物中。

因此,POSS 更具备成为连接无机材料与有机材料纽带的潜力,吸引了大量的学术和工业领域的兴趣。

1 POSS 的简介Silsesquioxane 一般指的是化学结构为RSiO1.5的化合物,R 可以是氢或任何烷基,亚烷基、芳香基等[4]。

POSS 是具有有机-无机杂化结构的精确分子。

刚性的Si —O —Si 结构提供了独特的耐热性和优异的机械性能。

另一方面,与Si 顶点群相连的有机基团能提高POSS 与聚合物基体的相容性和加工性能[5]。

POSS 分子是倍半硅氧烷家族的一个成员,最早由Scott 于1946年在热解聚合材料过程中发现三官能有机硅单体通过水解缩合产生了POSS [6]。

至此POSS 的早期发现与探索便开始了,各种POSS 框架被陆续报道出来。

不过对于POSS 研究的热度依旧是比较小,直到20世纪90年代初,随着Frank J. Feher, Richard M. Laine, Joseph Lichtenhan 等科学家在这一领域取得了很大的进展,POSS 的发展也引起了大量的关注[7~8]。

官能化POSS的制备及其在聚合物改性中的应用进展

官能化POSS的制备及其在聚合物改性中的应用进展

官能化POSS的制备及其在聚合物改性中的应用进展王笑鸽;安秋凤;张强;李卫卫;胡晶晶;罗云【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2018(047)012【摘要】介绍了单官能和多官能多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)的制备方法:顶端-封角法、三官能团硅烷RSiX3的水解缩合法、官能团衍生法、聚有机倍半硅氧烷的热分解;然后从物理改性和化学改性两方面阐述了POSS改性聚合物的方法;最后总结了官能化POSS在聚合物改性中的应用进展并对其今后的发展方向进行了展望.【总页数】6页(P2771-2776)【作者】王笑鸽;安秋凤;张强;李卫卫;胡晶晶;罗云【作者单位】陕西科技大学化学与化工学院陕西省轻化工助剂化学与技术重点实验室,陕西西安 710021;陕西科技大学化学与化工学院陕西省轻化工助剂化学与技术重点实验室,陕西西安 710021;陕西科技大学化学与化工学院陕西省轻化工助剂化学与技术重点实验室,陕西西安 710021;陕西科技大学化学与化工学院陕西省轻化工助剂化学与技术重点实验室,陕西西安 710021;陕西科技大学化学与化工学院陕西省轻化工助剂化学与技术重点实验室,陕西西安 710021;陕西科技大学化学与化工学院陕西省轻化工助剂化学与技术重点实验室,陕西西安 710021【正文语种】中文【中图分类】TQ637【相关文献】1.石墨烯在聚合物改性中的应用进展 [J], 杨永胜;刘洋;李云珂;王迎雪;胡阳;陈昊;彭少贤2.官能化POSS的制备及其在有机硅材料中的应用进展 [J], 王峰;牟秋红;彭丹;张方志;李金辉;赵宁;于一涛;李冰3.POSSUM系统在骨科中的应用进展 [J], 刘鑫;王惠;方望;尤涛;崔益亮;华兴一;周剑;汤健4.POSS的合成及其在传统聚合物改性中的研究进展 [J], 沈天阳;徐兆冉5.笼型倍半硅氧烷(POSS)的官能化、杂化以及在改性环氧树脂中应用研究进展[J], 杨胜;陈珂龙;王智勇;张桐;崔溢因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

POSS掺杂改性聚氨酯水性分散体乳液的研究

POSS掺杂改性聚氨酯水性分散体乳液的研究

同济大学学报(自然科学版)第37卷内涂膜的完整程度评定,附着力分为7级,1级最佳,2级次之,依此类推,7级的附着力最差.耐水性的测试是将涂膜在25℃蒸馏水中浸泡规定时间后,观察涂膜是否有失光、变色、起泡、脱落等现象.涂膜硬度的测试采用铅笔硬度法,其硬度从6B至6H,以6B最软,6H最硬.2结果与讨论2.1PosS掺杂的聚氨酯水性分散体乳液的制备与表征图1是化学改性后的POSS的微观照片.从图中可以看出,POSS的尺寸大约为10~30nm,结构规整,分散均匀.同时从图2中清楚看到,POSS掺杂改性的聚氨酯水性分散体乳液具有良好的成膜性和可加工性,从破裂处可发现POSS纳米颗粒能够均匀地包埋在聚合物薄膜中,说明POSS通过化学键接方式与水性聚氨酯分散体结合后具有良好的物理相容性和分散性,优于通过物理方式掺杂改性的复合涂膜(图3).同时研究也发现,1%和2%POSS掺杂量的聚氨酯水性分散体乳液在室温条件下放置3个月后,样品无分层或者颜色改变等现象发生,表现出较好的室温储存稳定性能.图1POSS的透射电镜图Fig.1啊王MimagesofPI)sS图3POSS物理掺杂聚氨酯水性分散体的扫描电镜图Fig.3S聊imagesofPOSSphysicaldopingpoly叫陀thanedispersi∞s图4是不同POSS掺杂量的聚氨酯水性分散体乳液的粒径分布图.从图中可以看出,未掺杂改性的聚氨酯水性分散体的平均粒径为O.084弘m,粒径分布标准偏差为0.035“m;而POSS的掺杂改性会使得水性聚氨酯分散体的平均粒径变小,分布略变窄.例如1%POSS掺杂量的聚氨酯水性分散体的平均粒径为0.063肛m,标准偏差为0.012弘m;2%P()SS掺杂量的聚氨酯水性分散体的平均粒径为0.057扯m,标准偏差为O.0lOpm.这可能是因为POsS颗粒的粒径要小于聚氨酯水性分散体,而且POss的分布相对均一,因此当聚氨酯乳液中掺杂少量POSS后,聚氨酯分散体的平均粒径和粒径分布标准偏差都相对变小.暮、零羞搿黧叵*2016120.11.O粒径/um图4不同POSS掺杂量的聚氨酯水性分散体乳液的粒径分布Fig.4PalrticlesizedistributionsofPOSSdopingpol”Ⅱleth蛐edispersi加sfihI够采用旋转式粘度计测试不同P()SS掺杂量的聚氨酯水性分散体乳液的粘度,测试结果如表1所示.随着POsS掺杂量的增加,聚氨酯水性分散体乳液的粘度也随之增大.这可能是因为膦通过化学键作图2POss化学掺杂改性聚氨酯水性分散体的扫描电镜图用与线形结构的聚氨酯分子链交联在一起,因此聚Fig.2s删咖8。

笼型聚倍半硅氧烷(POSS)对聚合物的改性

笼型聚倍半硅氧烷(POSS)对聚合物的改性

笼型聚倍半硅氧烷(POSS)对聚合物的改性摘要笼型聚倍半硅氧烷(polyhedral oligomeric silsesquioxanes,poss)是一种新型的纳米级无机填料,因其特殊的结构,能显著的改善聚合物的耐热性能和力学性能。

本文描述了poss的合成与结构,重点介绍了近年来利用化学共聚和物理共混两种方法将poss应用于几种聚合物的改性研究综述。

关键词笼型聚倍半硅氧烷;poss;聚合物改性中图分类号tq316.6 文献标识码a 文章编号 1674-6708(2011)57-0088-02近年来,利用无机纳米粒子对有机聚合物的改性研究较为广泛,因为经过此种方法改性后的材料,不仅具有高分子材料的易加工性、成本低和质轻等特点,同时其耐热性和力学性能等也有很大的提高。

其中笼型聚倍半硅氧烷(polyhedral oligomeric silsesquioxanes,poss),因其对称结构中的si可带多种的反应性或非反应性基团,使其与聚合物具有很好的相容性而受到人们的关注[1],现在利用poss对聚合物的改性的研究也越来越多,本文就对近年来这方面的研究进行了综述。

1 笼型聚倍半硅氧烷(po ss)的结构及合成方法1.1 poss的结构poss的结构简式为(rsio1.5)n,于1946年由scott,d.w首先合成出来,但当时的产率极低,poss包含多面体硅-氧纳米机构骨架,直径约为1.5mm,分子量可高达1000,分子为笼型结构。

poss 中的六面体倍半硅氧烷又称t8,其结构具有很好的对称性(如图1),其中的si原子可以和多种反应性和非反应性基团相连[2]。

六面体倍半硅氧烷,t8结构式1.2 poss的合成方法目前,poss单体的合成主要是通过rsix3水解来制备。

rsix3(r为有机基团,x=cl、och3、och2、ch3)的水解即溶胶-凝胶法,是制备t8- poss最直接的方法。

根据水解程度的不同,可分为完全水解和部分水解—封角法两种[3]。

POSS改性环氧树脂制备及性能研究进展文献综述

POSS改性环氧树脂制备及性能研究进展文献综述

POSS改性环氧树脂制备及性能研究进展文献综述近年来,随着科学技术的快速发展,环氧树脂作为一种重要的高性能材料得到了广泛的应用。

而POSS作为环氧树脂的一种新型改性剂,具有独特的结构和卓越的性能,引起了广泛的研究兴趣。

本文将综述近年来在POSS改性环氧树脂制备及性能研究方面的最新进展。

首先,POSS改性环氧树脂的制备方法可以分为两类,即物理混合和化学改性。

物理混合是将POSS和环氧树脂机械混合,通过表面张力和分散力使POSS分散在环氧树脂中。

而化学改性是通过共聚或交联反应将POSS与环氧树脂进行共价结合,形成POSS改性环氧树脂。

其次,POSS改性环氧树脂的性能也受到了广泛关注。

研究表明,POSS的加入可以显著改善环氧树脂的力学性能,如增加抗拉强度、弯曲强度和冲击强度。

同时,POSS还可以提高环氧树脂的玻璃化转变温度和热稳定性,减少热膨胀系数和燃烧性能。

此外,POSS改性环氧树脂还具有良好的阻燃性能、耐化学性能和耐热老化性能等。

最后,POSS改性环氧树脂在应用方面也取得了显著的进展。

例如,POSS改性环氧树脂可以用于制备高性能复合材料,如航空航天材料、高性能涂层和电子封装材料等。

此外,POSS改性环氧树脂还可以用于制备低介电常数、低介质损耗的微波介质材料。

另外,POSS改性环氧树脂还可以用于制备纳米复合涂料、纳米填料和纳米复合材料等。

总结起来,POSS改性环氧树脂在制备及性能研究方面取得了显著的进展。

然而,目前仍存在一些问题需要进一步研究解决。

例如,POSS的加入量、POSS在环氧树脂中的分散性以及POSS改性环氧树脂的界面相容性等问题需要深入研究。

同时,对于POSS改性环氧树脂的结构和性能之间的关系还有待深入探索。

我们相信,随着研究的不断推进,POSS改性环氧树脂将在未来得到更广泛的应用。

POSS聚合物及其新进展

POSS聚合物及其新进展

POSS聚合物及其新进展多面体低聚倍半硅氧烷( POSS) 是近年来发展起来的一种新型的有机-无机杂化材料。

它具有无机材料热氧化稳定性高和优异的力学性能,同时兼顾有机材料的易加工、韧性好和密度低等特点。

且其分子设计易实现,可得到期望的具有特定的分子结构。

同时,这类有机-无机杂化材料中不存在无机离子的团聚和两相界面结合力弱的问题。

这些特点引起人们的广泛关注。

1.POSS 的结构及特点POSS具有独特的分子结构,由内部无机硅氧核心、外围(以共价键相连的)有机基团组成,是真正意义上具有有机-无机杂化结构的纳米材料。

T8的三维尺寸约 1.5 nm,在多面体的每个顶点处可接入有机官能团,形成多臂状或星型大分子单体;以此为前驱体,可进一步得到无机硅氧结构为核的无机-有机杂化材料。

POSS 是一类结构简式为 RSiO1. 5 的硅烷化合物,分子中 R 基团可以为氢原子、烷基、芳基、烯基等有机基团,其分子结构主要有无规结构、梯形结构、部分笼形结构与笼形结构,各种分子结构如右图所示。

其中引入到高分子材料中的POSS,一般都指笼形结构。

POSS 的三维尺寸为 1 ~ 3 nm,是最小的硅颗粒。

其结构特点可概括为: 分子内杂化结构,纳米尺寸效应,结构可设计性和良好的溶解性。

2.POSS/聚合物杂化材料的结构形式POSS内部的无机硅氧核心,可赋予其优异的热稳定性及刚性;而当POSS引入聚合物基体中时,外围的非反应性有机基团可增强其与聚合物基体之间的相容性,外围的反应性基团可通过各种化学反应与基体形成共价键连接,实现POSS均匀分散并与基体形成分子水平的有机-无机杂化物,从而可得到性能远优于单一有机高分子材料或无机材料的POSS/聚合物有机-无机杂化材料。

这类杂化材料可分成两大类,一类为POSS与聚合物基体之间无共价键连接,另一类为POSS与基体之间有共价键连接。

前者指在杂化材料的制备过程中,POSS与基体之间没有发生化学反应,而后者有化学反应发生且POSS和基体之间形成了强共价键。

POSS改性环氧树脂制备及性能研究进展【文献综述】

POSS改性环氧树脂制备及性能研究进展【文献综述】

毕业论文文献综述化学工程与工艺POSS改性环氧树脂制备及性能研究进展一、前言部分环氧树脂具有优异的黏接性、耐磨性、电绝缘性、化学稳定性、耐高低温性,以及收缩率低、易加工成型和成本低廉等优点,被大量应用于胶黏剂、电子仪表、轻工、机械、航天航空、绝缘材料等领域[1]。

但纯环氧树脂固化后呈三维网状结构,交联密高,存在内应力大、质地硬脆,耐开裂性、抗冲击性、耐湿热性差及剥离强度低等缺点,在很大程度上限制了其在某些高技术领域的应用。

环氧树脂的增韧方法很多,目前国内外的研究主要集中于如何获得具有更高性能的环氧树脂材料,以满足特殊场合的要求,使其得到更广泛的应用。

传统的聚合物具有良好的加工工艺性和相对低的成本,但由于其自身固有的低模量、低稳定性,使其应用受到了一定程度的限制。

多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)是一种近年来在国际上受到广泛关注的聚合物增强材料[2],由POSS改性聚合物制备的有机-无机纳米杂化结构材料体系与传统的纳米复合材料相比有四大优点:(1)合成工艺简单有效;(2)无机纳米颗粒和空穴在体系中具有均匀的分散度;(3)合成材料时属于化学过程,形成的颗粒与本体间的表面结合力大大强于传统的物理机械掺混的表面结合力;(4)可以通过控制合成条件来控制无机纳米颗粒的尺寸,进行分子组装,从而达到控制所需材料宏观性质的目的。

这种新的改性传统聚合物的方法已经成为目前新一代聚合物的研究热点。

有机无机纳米杂化材料是近年发展起来的一种新型复合材料,它兼具有无机材料的耐热、耐氧化和良好的力学性能,以及有机材料的柔韧性、良好的加工性能等优点[3-5]。

倍半硅氧烷的分子结构由Si-O-Si形成的主链及有机基团形成的侧链组成,三维结构大小在1-3 nm范围内,是一种真正分子水平上的有机无机纳米杂化材料[6,7]。

倍半硅氧烷的这种结构使其具有耐高低温、难燃、电气绝缘性能好等优点。

用倍半硅氧烷改性高分子材料不仅保持了高分子材料原有的优点,而且可以使高分子材料的耐热性能、阻燃性能、机械性能和耐压性能等性能提高[8-13]。

POSS化学改性聚氨酯的研究进展

POSS化学改性聚氨酯的研究进展

物理 共混 改性 聚氨 酯适 用 于 隋性 的 Ts型 POSS 单体 ,其优点在于操作简便 ,缺点是不 同官能团 POSS和聚 氨酯 的溶解 度相 差 较大 ,在 纳米 尺度 上 易 发生 团 聚和相 分离 影 响改 性效 果 。P 化 学改性 则 可 以避 免类 似情 况 的发生 ,根 据 POSS侧 基官 能 团 的 不 同 ,化 学法 改性 聚氨 酯可 以分 为三 类 :(1)单 官能 团 POSS单体 接枝 到 聚氨酯 主链 或侧 链 上形成 的“接 枝 型”或 “悬挂 型 ”结 构 ;(2)双官 能 团 POSS单 体 通过 聚合 反应 形成 的 “串珠 型”或 “直链 型”结 构
and the efect m echan ism was discussed.
Key words:Polyhedral oligomeric silsesquioxane(POSS);Polyurethane;Chemical modif ication;Progress
聚氨 酯 (PU)因其 独特 的加 工性 能 ,被 广 泛应 用 于交 通 运输 、电子 、建 筑 、机械 、轻 工 纺织 和石 油化工等领域 。近年来 ,随着人们环保意识逐渐增 强 ,传统溶剂型聚氨酯受到了较大的限制 ,新型水 性聚氨酯 (WPU)逐渐被人们重视。 。 但聚氨酯材 料往往存在热性能不好 、耐高低温性能差 、加工性 能 不强 和 施工 不便 等 缺点 。通 过对 聚 氨酯进 行 改性 可 以调 整 其体 系 中软 硬段 的相 分离 程度 和链 段 结 晶 化 及 氢键作 用 ,得 到 性能优 异 的聚 氨酯 材料 。
摘 要 :多面体低聚倍半硅氧烷 (POSS)独 特的笼型结构可以在分子层面上影 响聚氨酯材料体 系的软硬链

POSS/聚合物复合材料的研究进展

POSS/聚合物复合材料的研究进展
组 分 和无机 组分 间的协 同作 用 ,使其 兼具 有机 聚 合物 和无机 材料 的综合 性能 。多 面体 聚倍 半硅 氧 烷 ( P O S S ) 作为 一 种 全 新 的 纳 米 材 料 ,为 聚 合 物 复合材料 的研 究注入 了新 的活力 ,为新材料 的
此 ,P O S S / 聚合物 复合 材料 进 入 了材 料设 计 的 范 畴 ,这在 复合材料 的研究 上具 有深 远意 义 ,推 动
1 4 0  ̄ C下 通 过 熔 融 共 混 在 乙 烯 和 丙 烯 的 共 聚 物 ( E P ) 中分 别 嵌 入 八 甲基 P O S S 和 八 异 丁 基
P O S S 。研究表 明 ,大 部 分 P O S S在 E P基体 中 以 纳米级 的微 晶形态 存在 ;材料 的玻璃 化转 变温度 ( ) 、模 量 都 增 大 ,如 P O S S质 量 分 数 为 1 0 % 时 ,复合 材料 的 比 E P提 高 4 . 5 ℃ 。D . A .
物含 有 一 个 或 多 个 具 有 反 应 活性 的 官 能 团 ,使 P O S S能用于 聚 合 、接 枝 、表 面 改 性 等 等 』 。由
收稿 日期 :2 0 1 3一 叭 一2 1 。 作生 ,主要从 事高 分 子 复 合材 料 的研 究 。 基 金项 目: 中物 院 基 金 资 助课 题 ( 2 0 1 2 B 0 3 0 2 0 5 0) 、 联 系人 ,E—ma i l :l i z h e n j i a n g 2 0 0 6 @1 2 6 . c o n。
P O S S上有机 链段 的柔 性来 控 制 材 料 的机 械 性 能 和流变性 能 。物理共 混法 又分 为熔 融共 混法 和溶 液 共混法 。
设计 提供 了新 的思路 。近年 来 ,有 关 P O S S / 聚合 物 复合材料 的研 究越 来越活 跃 ,尤 其是 一些 常用

poss

poss

制备
1 生成新的Si—O—Si键的反应类型的POSS
2 Si—O骨架不受影响的反应类型的POSS
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
改性聚合物的进展
• 改性聚烯烃
• 改性聚甲基丙烯酸酯
• Poss改性聚氨酯(PU)
• POSS改性聚酰亚胺 • POSS改性环氧树脂
POSS改性聚合物材料的应用
• • • • • 阻燃材料 耐热材料 光电材料 膜材料 其它功能材料
展望
POSS独特的结构和性能决定了其在改性聚 合物方面具有常规无机纳米粒子无可比拟的优越 性。 POSS POSS改性聚合物作为一类真正分子水平上 的有机一无机纳米杂化材料,较传统的有机一无 机杂化材料具有更广泛的应用前景
多面体低聚倍半硅氧烷改性 聚合物材料研究进展
• • • •
Poss单体简介及制备 Poss的改性聚合物研究 Poss改性材料的应用 Poss改性材料展望
பைடு நூலகம்
1 2 3 4 5
6
多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)分子通式(RSiOl.5)n, n一般为6、8、10、12等。 高度对称的立方体笼型骨架 三维尺寸一般为1—3 nm 呈纳米级分散,密度小,分散性好,不吸潮,热稳定 性高 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、耐化学性、绝缘性及 气体渗透性等 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。

POSS

POSS

POSS应用于聚合物阻燃整理的研究进展近年来,笼型倍半硅氧烷(POSS)作为一种新型的有机/无机杂化材料引起了人们的极大关注。

本文综述了POSS 单体的结构特点,探讨了POSS改性聚合物的研究进展,分析了POSS/聚合物纳米复合材料的应用前景,提出了其发展方向;同时介绍了POSS对聚合物阻燃性的影响,分析了POSS提高聚合物热性能和阻燃性的机制,综述了POSS/聚合物纳米复合材料热性能的影响因素,讨论了各种热性能增强机理。

Polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS), as a new kind of organic-inorganic hybrid materials, has attracted great attention in the last decade. In this paper, the applications for these polymer nanocomposites were introduced and forecasted. The thermal properties of POSS-based polymer and related flame retardant were illuminated. The mechanism of increasing the flame retardant and thermal properties was also discussed. Additionally, the developing trends of POSS polymer nanocomposites in the future were discussed.火灾严重威胁着人民生命财产安全,引起火灾的原因主要是易燃物品导致的火灾蔓延。

这些材料若不具有阻燃性,将会增加火势蔓延,并在燃烧过程中释放有毒烟雾和易燃气体。

POSS的合成及其在传统聚合物改性中的研究进展

POSS的合成及其在传统聚合物改性中的研究进展

中,一种较为常见的影响因素就是目前随着我国城市化的进展以及城市人口不断增加,整体社会上对于燃气输配管网的要求的越来越大,导致了管理范围也在爆炸式增长。

管理范围增长所带来的最直接问题就是管控的工作量越来越大,因为当管理范围扩大之后,所涉及到用户数量、管道数量等都呈现出极快的增长。

并且随之而来的也是十分频繁的故障、新建、维护、换代工作,这些都是在经济发展的状况之下所不可避免的[2]。

因此由于管理范围不断的扩大,也需要在管网管理上作出相应的应对措施,不断通过提升技术的方式提升管网管理所能够承载的工作量,基于目前的基础进行继续的发展,随后也要不断保证其工作管理的质量问题。

2.2设备数量及增速方面管网管理工作是需要具有硬件支撑的,只有把握硬件的数量和质量才能够应对目前的问题。

如同上文提及的有关各种城市化问题,随之而来的不仅仅是范围变大,还有各种管网设备的压力,因此管网设备数量不断提升也成为应对这一现象的最主要手段。

在科技发展的势态之下,新型的管网设备也在不断研制之中,在研制新型设备过程当中不仅需要保障其研制的速度,还需要能够确保承受各种工作压力的能力,以及不断通过降低设备生产成本的方式为整体城市的燃气输配管网管理工作节约成本,以求能够实现更大的经济效益[3]。

2.3管理技术方面传统的管理技术已经不能够适应日新月异的现代社会,在现代社会之中管理技术需要随着设备技术、用户需求以及经济发展的变化不断实现自我提升。

一般来说利用人工进行记忆已经不能够适应越来越庞杂的信息以及对效率要求越来越高的工作岗位,所以在日后的研制发展过程当中可以适当将工作研究重心放在能够在一定程度上代替人力的智能化管理技术方面,节约人力成本。

例如在进行决策过程当中,可以尝试利用智能技术进行优先规划,再由人进行选择,在众多方案之中寻求最优,保障能够合理、高效地开展各项工作,成为促进整体城市经济发展的重要手段之一。

3结语总的来说在进行城市燃气输配管网系统建设的过程当中,必须结合创新的理念以及技术,积极应用GIS技术作为辅助,发挥其具体的功能,实现了从科学理念到技术实践的有效结合。

POSS应用于聚合物阻燃整理的研究进展

POSS应用于聚合物阻燃整理的研究进展

2 P S 应用于聚合物阻燃整理研究现状 OS
不含 卤素 阻燃 高分 子是 目 阻燃 高分 子的发 展方 向, 前
温度 比纯 P MMA 分别高 出 6 0℃和 11℃。 5 宋晓艳 、 程博
闻合成 了一种 同时 含有金 属和 双键 的 磁性 多面体 齐聚 倍半
硅 氧烷 , 并制 备了聚苯 乙烯/ O S P S 纳米 复合材 料。 分析 表 热
材 料的玻璃 化转变 温度较 纯P 明显提 高。 S
石 ” 因而 一般 都有 非常好 的耐 热性 , , T受热 分 解后的残 余 物 为二 氧化 硅, 并且二 氧化硅 的含量非 常高 , 有些 甚至达 到 8% ( 7 质量分 数 ) 因而 阻燃 性能 非 常好 。 , 一般 的 含有双 键 或 环氧 基 的笼型 倍半 硅氧 烷 大分 子 的单体 固化后 , 解 温 分
蔓延 速度 , 当火 焰移 去后能 很快 自 , 少燃烧 。 熄 减 从燃烧 过 程看 , 要达 到 阻燃 目的 , 必须切 断 由可燃 物 、 热和 氧气等 3
要素构成 的燃 烧循 环。 阻燃作用的机 理有物 理的 、 化学 的及 二者 结合作用 等多种 形式 。 阶段 , P S 现 对 OS 阻燃 机理 的一 般有 以下 两个观 点。
更可贵的是 这种 材料 透 明、 柔韧 , 有望作为耐高温 的垫 圈或
窗玻璃 。 . ia N . a u nb A Fn  ̄ D T b a i 等人研 究了 含有 甲基 、 乙烯基 和 苯基的P S 与聚苯 乙烯共 混时, O S O S P S 在聚合物 中的分布 以及 对 机械性 能 的影 响 , 确定 了P S 的加 入可以显著 提 并 O S
变化 。
P S 可 以在P 中形成纳 米纤 维并呈 网状分布, 复合 材料 OS S 使 的热 释放 速率 峰值 、 o ̄c 放速 率峰 值和 浓度峰 值 降 c uo释

POSS在聚合物中的阻燃应用研究进展

POSS在聚合物中的阻燃应用研究进展

POSS 在聚合物中的阻燃应用研究进展随着生活水平的提高以及人们对安全性的关注,阻燃材料逐渐成为了人们越来越关注的领域之一。

聚合物作为重要的工程塑料,具有重量轻、高机械强度、高耐化学性等优点,在各种领域都有广泛应用,然而聚合物材料也存在着易燃、难熄、释放有害物质等问题,因此研究阻燃聚合物材料具有重要的意义。

本文将介绍阻燃聚合物材料中的主要阻燃剂-聚磷氧化物(POSS)的研究进展。

一、阻燃聚磷氧化物POSS 的研究背景及意义阻燃材料的应用范围非常广泛,它们在电子、建筑、汽车、飞机等领域都有重要的应用。

可以说,随着人们对生产安全和环境保护要求的提高,阻燃材料所迎来的发展机遇将越来越大。

而阻燃聚合物材料的研究则是其中的一个重要组成部分。

随着科技的不断进步和研究人员的不断探索,阻燃聚合物材料已经取得了明显的突破。

其中,聚磷氧化物(POSS)是一种新型的阻燃剂,具有良好的阻燃性能。

与传统的无机阻燃剂相比,POSS 具有良好的热稳定性、可加工性、机械性能等优点。

因此,研究POSS 在阻燃聚合物材料中的应用具有重要的意义。

二、阻燃POSS 的研究进展1.POSS 基阻燃体系的研究POSS 是一种新型的有机-无机杂化材料,具有良好的可加工性、机械性能、热稳定性和耐化学性等优点。

POSS 可以与无机阻燃剂相结合,形成有机-无机杂化阻燃剂,在聚合物中发挥协同作用,提高聚合物的阻燃性能,同时还能改善聚合物的力学性能。

许多研究表明,将POSS 与无机阻燃剂相结合,制备具有良好阻燃性能的POSS 基阻燃体系,这些体系具有良好的热稳定性、机械性能和阻燃性能,可以满足工业生产的需求。

例如,研究人员通过将氨基硅烷处理后的氧化聚丙烯(PP)与POSS 相结合,制备出具有良好阻燃性能的POSS 基阻燃体系,最终实现了PP 材料的高效阻燃。

2.POSS 作为阻燃剂的研究将POSS 作为阻燃剂,直接加入聚合物中,也是一种值得探索的方式。

POSS改性聚氨酯的研究进展

POSS改性聚氨酯的研究进展
改 性 聚氨酯 的研 究进 展 。
1 物 理共 混法
如 内交联 改性 、 交联 改性 、 外 自交 联 改性 等 。 近年来 , 多面体 齐 聚倍半 硅 氧烷 ( O S 改 性 聚 P S)
氨酯 的研 究 引 起 了 国 内 外 研 究 人 员 的 极 大 关 注 。 PS O S是 一类 三维 立体 结构 的有 机/ 无机 杂 化物 。分 子式 为 ( SO ) ( R i n=6 8 1 、 、2等 ) R 可 为烷 基 、 , 芳
和化 学性 质 的聚 氨酯材 料 。改性 方 法主要 为 有机 树 脂复 合改 性 、 天然 高分 子改 性 , 聚氨 酯主链 结 构改性
材料 , 具有 表 面效 应 、 尺 寸 效 应 、 米 量 子 尺 寸效 小 纳
应 等 特 殊 性 质 。将 P S O S引 入 聚 氨 酯 体 系 中 , 能够 在 纳 米尺 度上 改性 聚氨 酯 , 提高 聚 氨酯 的热稳 定性 、 耐 水性 、 候性 以及 力 学 强 度 等 性 能 。作 者从 物理 耐 共 混 法和化 学 改 性 法 两 个 方 面综 述 了近 年 来 P S OS
刘 新 许 , 凯 付 子 恩 陈 鸣才
( .中 国科 学 院广 州化 学研 究所 1 摘
50 5 ) 2 1 6 0 ( .中国科 学院研 究 生 院 北京 1 0 3 ) 0 09
要 :多面体 齐聚倍 半硅 氧 烷 ( O S 是 一 类 具 有 三 维 立 体 结 构 的 无 有机 杂 化 材 料 。采 用 P S)


控 j \ 。 R ㈣
、f {1 x
 ̄ 鼬 弼 / … R ) R
化体 的燃 着 时 间却 缩 短 2倍 。P S/ P O S T U杂 化 体燃

POSS聚合物及其新进展

POSS聚合物及其新进展

物倍半硅烷 ( oligomeric silsesquioxane, ( CH 3SiO1 5 ) n ) 后, 有关 POSS 化合物的合成和 应用一直是众 多课 [ 4] 题组研究的热点。 90 年代, Feher 启动了 POSS 表 面官能化的项目, 初始 目的在于把 POSS 引用 到均 相催化这个领域 , 但是, 他的课题组在以后的工作中 把含 有 POSS 的 聚合 物研 发 也作 为 了重 点。 1991 [5, 6] 年, Lichtenhan 等 在空军科研基金 AFOSR 的资助 下, 开始研发带有可聚 合官能团的 POSS 单体 以及 含有 POSS 的聚合 物。 Lichtenhan 等的 研究工作 表 明, 在聚合物体系中引入这种纳米结构的化合物后 , 聚合物的物理和机械性能都有很大的改善。 目前 , 一系列 POSS 化合物已经被开发出来 , 这 些化合物含有一个或多个具有反应活性的官能团 , 这使得 POSS 能够用于聚合、 接枝、 表面
1


有机 无机杂化技术和纳米技术是对材 料改性 最有效的两大技术。通过有机 无机杂化可以在常 规有机材料中引入无机陶瓷材料所特有的优异的物 理性能 , 如硬度、 强度、 抗氧化性和热稳定性 备出性能大幅提高的纳米复合材料
[ 2] [1]
; 而在
纳米尺度上对常规有机材料进行修饰, 通常可以制 。利 用 POSS ( polyhedral oligomeric silsesquioxane) 这种具有笼状结 构的大分子化合物 , 可以实现在纳米尺度上设计和 制备新颖的有机 无机纳米杂化材料。 POSS 是一种特殊的具有笼状结构的倍半硅烷 ( silsequioxane) , 其分子结构如图 1 所示。所谓倍半 硅烷, 是指分子式满足经验公式 [ RSiO1 5 ] n , 即硅元 素与氧元素之比为 1 1 5 的化合物。图 1 中 ( a) 、 ( b) 和 (ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱc) 是完 全缩合 的、 n 分别为 8、 10 和 12 的 POSS 化合物结构, 而( d) 是不完全缩合的 POSS 化合 物结构。POSS 具 有有机 无机笼状结 构, 笼子 的骨 架由硅氧元素组成, 硅氧元素比为 1 1 5, 而笼子的

笼型聚倍半硅氧烷(POSS)对聚合物的改性

笼型聚倍半硅氧烷(POSS)对聚合物的改性

笼型聚倍半硅氧烷(POSS)对聚合物的改性作者:樊波,彭柏鹭来源:《科技传播》2011年第24期摘要笼型聚倍半硅氧烷(Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes,POSS)是一种新型的纳米级无机填料,因其特殊的结构,能显著的改善聚合物的耐热性能和力学性能。

本文描述了POSS 的合成与结构,重点介绍了近年来利用化学共聚和物理共混两种方法将POSS应用于几种聚合物的改性研究综述。

关键词笼型聚倍半硅氧烷;POSS;聚合物改性中图分类号TQ316.6 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2011)57-0088-02近年来,利用无机纳米粒子对有机聚合物的改性研究较为广泛,因为经过此种方法改性后的材料,不仅具有高分子材料的易加工性、成本低和质轻等特点,同时其耐热性和力学性能等也有很大的提高。

其中笼型聚倍半硅氧烷(Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes,POSS),因其对称结构中的Si可带多种的反应性或非反应性基团,使其与聚合物具有很好的相容性而受到人们的关注[1],现在利用POSS对聚合物的改性的研究也越来越多,本文就对近年来这方面的研究进行了综述。

1 笼型聚倍半硅氧烷(PO SS)的结构及合成方法1.1 POSS的结构POSS的结构简式为(RSiO1.5)n,于1946年由Scott,D.W首先合成出来,但当时的产率极低,POSS包含多面体硅-氧纳米机构骨架,直径约为1.5mm,分子量可高达1000,分子为笼型结构。

POSS中的六面体倍半硅氧烷又称T8,其结构具有很好的对称性(如图1),其中的Si原子可以和多种反应性和非反应性基团相连[2]。

六面体倍半硅氧烷,T8结构式1.2 POSS的合成方法目前,POSS单体的合成主要是通过RSiX3水解来制备。

RSiX3(R为有机基团,X=Cl、OCH3、OCH2、CH3)的水解即溶胶-凝胶法,是制备T8- POSS最直接的方法。

POSS改性聚合物复合材料阻燃性及热稳定性研究进展

POSS改性聚合物复合材料阻燃性及热稳定性研究进展
何小芳 , :OS 等 P S改性聚合物复合材料阻燃性及热稳定性研究进展
95
PS O S改性聚合物复合材料阻燃性及热稳定性研究进展 术
何小 芳 胡蕾 阳 樊斌 斌 代 ,
(. 南理工大学材料科 学与工程学院 , 作 1河 焦
鑫 胡 平
2 18 ) 1 19
Байду номын сангаас
440 ; 2东南大学材料科学与工程学 院 , 京 500 . 南
弱 的 问 题 。 这 些 特 点 引 起 人 们 的广 泛 关 注 。尤 其 不 完 全 缩 合的 PS O S是 近 年 来 P S 成 领 域 研 究 的新 热 点 。 笔 者 O S合
PS O S提高聚合物材料热稳 定性 的机 理主要 有 :O S的 PS
刚性 ,O S的 物 理 聚 集 及 交 联 作 用 , O S与 共 聚 单 体 之 间 PS PS
X o ga uH nyo等 在 对 乙烯 吡 咯 烷 酮 一P S ( V O S P P— P S ) 聚 物 ,一 酰 氧 基 苯 乙 烯 一P S ( A O S共 4乙 O S P S—P S ) 聚 OS共 物 的 热 性 能 及 P S—P S A O S与 对 羟 基 苯 乙烯 一P S ( HS— OS P P S ) 聚 物 热 性 能 对 比研 究 中 发 现 , 两 种 共 聚 物 的 玻 璃 O S共 前 化 转 变 温 度 ( g均 随 P S T) O S含 量 的增 加 呈 先 降 后 升 的 趋 势 。
性 不 饱 和 聚 酯 ( P 的 热 性 能 时 , 现 MA u ) 发 P— P S O S引 入 键
P S 足一 类结构简式为 R i 的硅烷 化合 物 , 子 OS SO 分

POSS的研究进展及其在改性发光材料中的应用

POSS的研究进展及其在改性发光材料中的应用

Feng-Chih Chang课题组合成的另一电致发光材料


POSS的加入提高了量子产率、溶解性和热 稳定性;以此作为掺杂剂与MEH-PPV混合, 发光效率可以提高1.45倍。 POSS在发光材料中的应用主要表现在可以 抑制聚合物分子链间的聚集、交联以及热 氧化反应;提高聚合物材料的溶解性和热 稳定性
三、POSS在改性聚合物材料方面的应用

聚合物经POSS改性后,其玻璃化转变温度、分 解温度、强度和模量均有很大的提高。POSS的 加入给传统聚合物带来的变化主要有以下几个 方面:一是增强阻燃性,二是提高使用温度, 三是提高力学性能,四是减轻质量,五是降低 介电常数,六是提高材料的气体透过率,七是 改变材料的表面润湿性能,八是提高耐氧化性。
POSS的研究进展及其在改性发 光材料的应用
王先锋
1129063
目录

POSS的定义、结构及结构特征 POSS的合成 POSS在改性聚合物材料方面的应用



POSS在改性发光材料方面的应用

国内研究较多的是:

南京理工大学杨绪杰、浙江大学的冯连芳、东华大学的徐洪耀、
合肥工业大学的王文平、大连海事大学廖明义、西北工业大学的 张秋禹。南京大学的贾绪东在低介电常数应用上研究较多;国立 交通大学的Feng-Chih Chang课题组在POSS改性发光材料领域研究 较多。北京化工大学的李齐方在电致发光材料的应用;中国科学 技术大学在阻燃上应用研究较多。

硅氧无机核心赋予POSS的温度时,POSS的分子结构
保持不变;当高温使其表面的有机分子氧化时,POSS
因对氧稳定而能固定住被氧化的有机分子,形成一层耐
火层并提供结构支撑。
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P S的反 应 式 可 以表 示 为 ] OS :
R — Si + 1 5 X3 . nH 2 一 O ( S Ol5 + 3 R i ) nH X
1 P S的合 成 OS
式中: R代 表惰性基 , 如氢基 、 烷基 、 苯基 等 , X代表
活 性 基 团 , 烷 氧 基 等 。这 种 合 成 方 法 的 产 率 很 如 余 洋 等 采 用 水 解 缩 合 法 , 浓 HC 为 催 化 在 1 剂 的条 件 下 , 乙 烯 基 三 甲 氧 基 硅 烷 为 原 料 , 成 以 合 八 乙烯 基 多 面 体 低 聚 倍 半 硅 氧 烷 ; 究 反 应 温 度 、 研
( .河南 理工大学 材料科学 与工程学 院 , 1 河南 焦作 ,5 0 0 440 ; 2 .东南大学 材料科学 与工程学 院 , 江苏 南京 2 18 ) 1 1 9
摘 要 介 绍 了 多 面 体 倍 半 硅 氧 烷 ( P0s ) 合 成 方 法 , 述 了 P S 改 性 聚 合 物 的 一 些 优 异 性 能 , 结 了近 3年 国 内 的 研 究 成 s的 综 OS 总
反应物 的投料 比对产物 收率的影 响。结果表 明 : 在
2 5℃ , 应 物 水 解 缩 合 2 d 乙 烯 基 三 甲 氧 硅 烷 、 反 1, HC 、 H。 1C OH 三 者 的 体 积 比 为 9:1 : 0 , 2 2 0 乙烯 基 三 甲氧 基 硅 烷 、 I 体 积 分 数 分 别 为 3 9 、 HC 的 .0 5 4 %时 , 物 的 收 率 达 到 最 高 , 2. % 。 .3 产 为 63 1 2 P S 结 构 为 基 础 的 功 能 化 法 . OS 本方法是一 种间接 的合 成方 法 , 展 了 P S 拓 O S
[ SO ] R i 的总称 。其 中 , R可 以是 氢基 、 氧基 、 构 为基体 , R基进 一步 改进 , 环 对 一般 称之 为 : 端一 顶 苯基 、 烯烃基等 。 可 以为 6 8 1 ,2等 , 中 , , ,0 1 其 以 戴 帽 法 、 O S的 结 构 选 择 性 断 裂 法 、 点 一 开 法 P S 顶 打
6 8最 为 常 见 。 被 P S改 性 的 聚 合 物 相 对 于 未 , oS 被改性 的聚合 物而 言 , 多性 能得 到进 一 步优 化 , 许 如耐蚀性 、 热性 、 燃性 、 璃 化 转变 温度 ( 、 耐 阻 玻 T ) 热分解 速 率 、 伸 强 度 、 晶 热 、 融 热 等 , 以 拉 结 熔 所
本文将近 3 国内 P S 年 O S改 性 聚 合 物 的 优 异 性 能 进 行 总 结 , P S 的 合 成 方 法 进 行 归 纳 , 期 对 对 OS 以 科研之路有所裨 益 。
水解缩合 法生成新 的 s—O s 笼形 结构 , i — i 可
以 把 原 始 反 应 物 抽 象 为 R SX , R Sx 合 成 — I。由 — .。
P S O S属于纳米 尺度 的二 氧化 硅/ 硅氧 烷 杂化 低 , 反应 时间长 , 对合 成条件 的要 求很 高口 。
物 。 内 部 由硅 氧 无 机 核 心 组 成 , 围 被 反 应 性 或 非 外
反 应 性有 机 基 团 包 围 , 子 多 为 笼 形 结 构 。硅 氧 无 分 机 核 心 赋 予 其 优 异 的耐 热 性 , 围非 反 应 性 有 机 基 外 团可 增 加 其 与 有 机 基 体 之 间 的 相 容 性 , 应 性 基 团 反
等, 其实 它们的本质都 是 以 P S O S结构 为基础 的功 能化法 。有些人提 出二 步法合 成 P S 其实 质就 OS , 是综合 了以上两种方 法 ] 。
1 1 水 解 缩 合 法 .
P S 0 S聚合 物 材料 被 誉 为 新 一代 高性 能材 料 [ ] 1 。
P S及 其 改 性 聚 合 物 的 研 究 进展 OS
《 海 塑料 》2 1 上 0 0年 第 3期 ( 第 1 1 ) 总 合 物 的 研 究 进 展 OS
何 小 芳 , 玉 飞 , 刘 代 鑫 胡 蕾 阳 樊斌 斌 胡 平 , , ,
作 者 简 介 : 小 芳 ( 90 )女 , 士 , 师 , 要 从 事 无 机 纳 米 粉 何 18 一 , 硕 讲 主 体 改性 聚合 物 材 料 的研 究 。
合成 的思路 。虽然反 应条件 的要求 也很苛 刻 , 但合
— —

——
P S及 其 改性 聚合 物 的研 究进 展 OS
果 , 望 了 P S改 性 聚 合 物 的 研 究 前 景 。 展 OS
关 键 词 多 面 体 倍 半 硅 氧 烷 ;合 成 ;改 性 聚 合 物 ;优 异 性 能
中图 分 类 号 : Q 2 . 1 T 3 0 6
文献标识码 : A
文 章 编 号 i0 95 9 (0 0 0 —0 10 10 —9 3 2 1 )30 0— 5
收稿 日期 : 0 00 — 7 2 1 —8 0
项 目 来 源 : 南 理 工 大 学 实 验 室 开 放 基 金 (S J 9 0 , 河 K A0 0 3
S B 9 1 , KJ 0 0 1 ; 南 理 工 大 学 S P 项 目 KJ 0 0 0 S B 9 1 ) 河 RT
( 9 30 1 0-—3 )
O 前 言
多 面 体 倍 半 硅 氧 烷 ( OS 是 化 学 式 为 P S)
可使 其 与 基 体 间 形 成 共 价 键 。。就 目前 来 看 , 。 ] P S O S的 合 成 方 式 分 为 两 种 : 种 为 水 解 缩 合 法 , 一 生 成 新 的 S— O S 键 ; 一 种 以 P S的 笼 形 结 i — i 另 OS
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