POSS改性聚氨酯的研究进展
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解 过 程 中 ， Ｏ Ｓ和 Ｔ Ｕ没 有 明显 的相 互 作 用力 ； ＰＳ Ｐ 利
用 固态核磁 共 振 （ ｉ ＭＲ和 ” — ＭＲ） 析 不 同温 Ｓ— Ｎ ＣＮ 分
根据 Ｐ Ｓ Ｏ Ｓ分子 ８个 角上 所 引入 基 团的数 目不 同， 采用共混 、 聚、 枝或交 联等改性方法 ， 可 共 接 将
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）
２１ ００年第 ２ ５卷 第 ６期
２０１ Ｖｏ ． ０． １ ２５ Ｎｏ． ６
聚
氨 酯
工
业
Ｐ０Ｌ ＹＵＲＥＴＨ ＡＮＥ ＮＤＵＳ Ｉ ＴＲＹ
蕞 壤链臻 瓣 曩 蕞 姑薹 蓦 誊毫 蠹 疆基 孽 、
≯ 零 ≯ 警 ｊ 毒 Ｐ Ｓ改 性 聚 氨 酯 的 研 究 进 展 ＯＳ
度 下 杂化体 产 生 的残 渣 ， 表 明 Ｐ Ｓ 也 Ｏ Ｓ与 Ｔ Ｕ相 互 Ｐ
作 用力 不强 。
通 讯 联 系 人
・
２・
聚氨酯工业
第２ ５卷
Ｆ 等 分别 由八 环 己基 非反 应 性 和 硅 氢 ｕＢｘ，
七 环 己基 反 应 性 Ｐ Ｓ Ｏ Ｓ等 原 料 ， 到 两 种 Ｐ Ｓ ／ Ｕ 得 Ｏ ＳＰ
物 理共 混 法一般 是 利用 溶液 法或 熔融 法将 非反
应性 Ｐ Ｓ Ｏ Ｓ与 聚 氨酯 混 合 ， 后 压 缩 成 型 得 到 杂 化 然
材料 。Ｂ ｕｂｇｔ ， ｏｒｉｏ Ｓ 等 采 取 熔 融 法 将 热 塑 性 聚 氨
基、 氨基 、 基 、 基 、 氰 酸 酯 基 等 ’ 羟 烯 异 。典 型 的 Ｐ Ｓ 笼形立 方 体 结 构 ， Ｏ Ｓ是 ８个 Ｒ基 可 以相 同 、 可 也
ＰＳ Ｏ Ｓ改性 聚氨 酯 ， 能够提 高聚 氨 酯的 热稳 定性 、 水 性 等性 能。从 物 理 共 混 法和 化 学改 性 法 两方 耐
面综 述 了近年 来 Ｐ Ｓ Ｏ Ｓ改性 聚氨 酯 的研 究进展 。 关键词 ：Ｐ Ｓ ； Ｏ Ｓ 聚氨 酯 ； 杂化 ； 热稳 定性 中 图分 类 号 ： Ｑ ３ ３ ８ Ｔ ２ ． 文献 标识 码 ： Ａ 文章编 号 ：０ ５—１ ０ （０ ０ ０ ０ ０ ０ １０ ９ ２ ２ １ ） ６— ０ １— ４
聚氨酯 （ Ｕ） Ｐ 已广 泛 应用 于涂 料 、 粘剂 、 封 胶 密
ＰＳ Ｏ Ｓ引入 聚 氨 酯 体 系 。Ｐ Ｓ Ｏ Hale Waihona Puke Baidu作 为有 机／ 机 杂化 无
胶、 纺织 、 皮革 等领域 ， 但无论 是溶剂型 Ｐ Ｕ还是水 性 聚氨 酯 （ Ｕ） 都 存 在 着 热 稳 定 性 、 ＷＰ ， 耐水 性 和 耐 候性 差 等 问题 。通 过 改性 可控 制 聚氨酯 体 系 的氢 键 作用 、 段结 晶行 为和 微相 分离 程度 ， 到不 同物 理 链 得
区域 从 似碟状 破坏 成似 平板 状 。 虽然 物理 共 混 操 作 简便 ， 是 Ｐ Ｓ 但 Ｏ Ｓ与 聚 氨 酯
的溶 解 度 参 数 相 差 大 ， 容 性 不 好 。纳 米 尺 度 的 相 Ｐ Ｓ 易 团聚 ， Ｏ Ｓ容 导致宏 观 相分离 ， 响改性 效果 。 影
２ 化 学 改性 法
以不 同 ， 结构 见 图 １ 。
（） Ｘ Ｒ
酯 （ Ｐ 与 八 乙烯 基 Ｐ Ｓ Ｔ Ｕ） Ｏ Ｓ混 合 ， 压 缩 成 型 得 到 再
微米 级 的 Ｐ Ｓ ／ Ｐ 杂 化 材 料 ， 中 Ｐ Ｓ Ｏ ＳＴＵ 其 Ｏ Ｓ聚 集 为 ２ ０～ ０ ｍ 的椭 球 体 。相 比纯 Ｔ Ｕ， 化 体 的 热 ０ ４ ０ｎ Ｐ 杂 量释 放 速 率 从 ４ ０ ｋ ｍ ３ Ｗ／ 降低 至 ８ Ｗ／ 极 限 ０ｋ ｍ ， 氧指 数 （ Ｏ ） Ｌ Ｉ 和燃 烧 等级 （ Ｌ９ ） Ｕ 一 无显 著 变化 ， 杂 ４ 但
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
、
㈣
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
烧 中会 产 生大 膨胀 体 的残 渣 ， 残 渣 使 得 热 量 释放 该
（／ ｘ ） Ｒ
速 率 和质 量损 失均 减小 ； 失重 分析 表 明 ， 化体分 热 杂
杂化体系。研究结果表明，Ｏ Ｓ Ｐ Ｓ 八角上的有机取代
基对 纯 Ｐ Ｓ Ｏ Ｓ的结 晶性能 及结 构影 响不 大 。广角 ｘ．
用 固态核磁 共 振 （ ｉ ＭＲ和 ” — ＭＲ） 析 不 同温 Ｓ— Ｎ ＣＮ 分
根据 Ｐ Ｓ Ｏ Ｓ分子 ８个 角上 所 引入 基 团的数 目不 同， 采用共混 、 聚、 枝或交 联等改性方法 ， 可 共 接 将
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）
２１ ００年第 ２ ５卷 第 ６期
２０１ Ｖｏ ． ０． １ ２５ Ｎｏ． ６
聚
氨 酯
工
业
Ｐ０Ｌ ＹＵＲＥＴＨ ＡＮＥ ＮＤＵＳ Ｉ ＴＲＹ
蕞 壤链臻 瓣 曩 蕞 姑薹 蓦 誊毫 蠹 疆基 孽 、
≯ 零 ≯ 警 ｊ 毒 Ｐ Ｓ改 性 聚 氨 酯 的 研 究 进 展 ＯＳ
度 下 杂化体 产 生 的残 渣 ， 表 明 Ｐ Ｓ 也 Ｏ Ｓ与 Ｔ Ｕ相 互 Ｐ
作 用力 不强 。
通 讯 联 系 人
・
２・
聚氨酯工业
第２ ５卷
Ｆ 等 分别 由八 环 己基 非反 应 性 和 硅 氢 ｕＢｘ，
七 环 己基 反 应 性 Ｐ Ｓ Ｏ Ｓ等 原 料 ， 到 两 种 Ｐ Ｓ ／ Ｕ 得 Ｏ ＳＰ
物 理共 混 法一般 是 利用 溶液 法或 熔融 法将 非反
应性 Ｐ Ｓ Ｏ Ｓ与 聚 氨酯 混 合 ， 后 压 缩 成 型 得 到 杂 化 然
材料 。Ｂ ｕｂｇｔ ， ｏｒｉｏ Ｓ 等 采 取 熔 融 法 将 热 塑 性 聚 氨
基、 氨基 、 基 、 基 、 氰 酸 酯 基 等 ’ 羟 烯 异 。典 型 的 Ｐ Ｓ 笼形立 方 体 结 构 ， Ｏ Ｓ是 ８个 Ｒ基 可 以相 同 、 可 也
ＰＳ Ｏ Ｓ改性 聚氨 酯 ， 能够提 高聚 氨 酯的 热稳 定性 、 水 性 等性 能。从 物 理 共 混 法和 化 学改 性 法 两方 耐
面综 述 了近年 来 Ｐ Ｓ Ｏ Ｓ改性 聚氨 酯 的研 究进展 。 关键词 ：Ｐ Ｓ ； Ｏ Ｓ 聚氨 酯 ； 杂化 ； 热稳 定性 中 图分 类 号 ： Ｑ ３ ３ ８ Ｔ ２ ． 文献 标识 码 ： Ａ 文章编 号 ：０ ５—１ ０ （０ ０ ０ ０ ０ ０ １０ ９ ２ ２ １ ） ６— ０ １— ４
聚氨酯 （ Ｕ） Ｐ 已广 泛 应用 于涂 料 、 粘剂 、 封 胶 密
ＰＳ Ｏ Ｓ引入 聚 氨 酯 体 系 。Ｐ Ｓ Ｏ Hale Waihona Puke Baidu作 为有 机／ 机 杂化 无
胶、 纺织 、 皮革 等领域 ， 但无论 是溶剂型 Ｐ Ｕ还是水 性 聚氨 酯 （ Ｕ） 都 存 在 着 热 稳 定 性 、 ＷＰ ， 耐水 性 和 耐 候性 差 等 问题 。通 过 改性 可控 制 聚氨酯 体 系 的氢 键 作用 、 段结 晶行 为和 微相 分离 程度 ， 到不 同物 理 链 得
区域 从 似碟状 破坏 成似 平板 状 。 虽然 物理 共 混 操 作 简便 ， 是 Ｐ Ｓ 但 Ｏ Ｓ与 聚 氨 酯
的溶 解 度 参 数 相 差 大 ， 容 性 不 好 。纳 米 尺 度 的 相 Ｐ Ｓ 易 团聚 ， Ｏ Ｓ容 导致宏 观 相分离 ， 响改性 效果 。 影
２ 化 学 改性 法
以不 同 ， 结构 见 图 １ 。
（） Ｘ Ｒ
酯 （ Ｐ 与 八 乙烯 基 Ｐ Ｓ Ｔ Ｕ） Ｏ Ｓ混 合 ， 压 缩 成 型 得 到 再
微米 级 的 Ｐ Ｓ ／ Ｐ 杂 化 材 料 ， 中 Ｐ Ｓ Ｏ ＳＴＵ 其 Ｏ Ｓ聚 集 为 ２ ０～ ０ ｍ 的椭 球 体 。相 比纯 Ｔ Ｕ， 化 体 的 热 ０ ４ ０ｎ Ｐ 杂 量释 放 速 率 从 ４ ０ ｋ ｍ ３ Ｗ／ 降低 至 ８ Ｗ／ 极 限 ０ｋ ｍ ， 氧指 数 （ Ｏ ） Ｌ Ｉ 和燃 烧 等级 （ Ｌ９ ） Ｕ 一 无显 著 变化 ， 杂 ４ 但
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
、
㈣
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
烧 中会 产 生大 膨胀 体 的残 渣 ， 残 渣 使 得 热 量 释放 该
（／ ｘ ） Ｒ
速 率 和质 量损 失均 减小 ； 失重 分析 表 明 ， 化体分 热 杂
杂化体系。研究结果表明，Ｏ Ｓ Ｐ Ｓ 八角上的有机取代
基对 纯 Ｐ Ｓ Ｏ Ｓ的结 晶性能 及结 构影 响不 大 。广角 ｘ．