POSS改性PUR的研究进展.pdf

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1、技术进展荫机jl科料，2014，28(5)：388～394SILICONEMATERIALPOSS改性PUR的研究进展刘涛，马凤国(青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室，山东青岛266042)摘要：综述了近几年有关多面体低聚倍半硅氧烷(简称POSS)的结构及制备方法、POSS改性聚氨酯(PUR)的方法以及POSS改性PUR性能的研究进展。关键词：多面体，低聚，笼型，倍半硅氧烷，聚氨酯，改性中图分类号：0634．41文献标识码：A文章编号：1009—4369(2014)05—0388—07聚氨酯(PUR)兼具塑料的高硬度和橡胶性，能显著提高PUR的物理机械

2、性能、耐热性、的高弹性，广泛应用于皮革、涂料、密封件、纺耐腐蚀性、阻燃性、耐辐射性等。POSS改性织、轮胎等行业。但无论是水溶性PUR还是溶PUR的方法主要有3种：物理共混法、化学共剂型PUR，其热稳定性、耐候性和耐水性都存聚法和原位聚合法。本文从PUR改性用POSS的在一定的问题。多面体低聚倍半硅氧烷(简称结构及其制备方法、POSS改性PUR的方法、POSS)是美国空军研究实验室投人巨资开发的POSS改性PUR的性能3个方面综述近几年一种新型有机一无机纳米杂化材料，它以POSS改性PUR的研究进展。si一0一si为无机骨架，每个si原子上连有反应1PUR改性

3、用POSS的结构及其制备方法性或非反应性的有机基团(如甲基、苯基、烯烃基、酯基和膦化氢等)⋯。POSS的分子通式1．1八乙烯基POSS为(RSiO)(n：6，8，l0，l2等)，具有规整的三八乙烯基POSS的结构见图l(式中，R=维空间笼型结构，其分子直径为1．5～3nm。当乙烯基)。乙烯基既可与需要改性的材料发生聚n=8时，其六面体结构如图1所示。合反应形成杂化材料，又可作为进一步功能化的原材料。八乙烯基POSS一般采用水解缩合法合无机一有成。将乙烯基三乙氧基硅烷、甲醇、盐酸加入锥形瓶中封口，磁力搅拌下25cc反应21天，过滤出白色粉末，并用甲醇洗涤三次，在

4、四氢呋喃和一R甲醇混合溶液中重结晶，再于80％下真空干燥即得产品。骨架尺寸Si—Si1．2八苯基POSS相邻R间距=1．5芳香基POSS的稳定性高、刚性好。笼型八苯基POSS的结构见图1(式中，R=CH)，图1POSS六面体结构图是制备多重芳香基POSS的原料。目前笼型八苯POSS这种特殊的三维空间笼型结构赋予其基POSS常用两步法合成：首先以苯基三氯硅烷优异的耐高低温性、耐油性、耐溶剂和耐辐射为原料制备出苯基三硅醇；再继续反应72h，制性，有的还具有疏水、阻燃、电气绝缘和生理惰性等性能。收稿日期：2o14—03一lO。作者简介：刘涛(1987一)，男，硕士生

5、，主要从事有机硅采用POSS对PUR进行改性可制得纳米级分材料的合成研究。散的复合材料，且POSS和PUR具有良好的相容$联系人：E-mail：fgma@qust．edu．en。第5期刘涛等．POSS改性PUR的研究进展备出八苯基POSS，产率一般低于70％l5J。以苯的混合溶液中，滴完后反应24h；冷却到室温，基三氯硅烷为原料，在严格控制水解条件下，首搅拌下加入盐酸搅拌2h，得到三硅醇苯基先得到低聚合度的预聚物；分离水相，水洗有机POSS。将三硅醇苯基POSS溶解到干燥的甲苯相，并添加少量催化剂，直接回流24h，可制得中，一8℃下滴加N一／3一氨乙基一一氨丙

6、基高纯度的笼型八苯基POSS，收率大于90％l6J。三甲氧基硅烷，加入两滴二丁基二月桂酸锡作为1．3氨基POSS催化剂，然后升温到室温反应12h；将溶液和白雷星峰等人以苯基三乙氧基硅烷(PTES)色不容物倒进盛有甲醇的大烧杯里搅拌2h，过和一氨丙基三乙氧基硅烷(APS)为原料，在滤得白色不溶物；重新溶解到CH：C1：中，过滤，四乙基氢氧化铵(TEAOH)的催化下，通过共蒸发滤液，得到白色固体；然后用乙氰洗涤两水解缩合反应合成了二元胺POSS，其结构如式次，带0得AA—POSS。1(式中，Rl=R2=一CH2CH2CH2NH2)。具体步骤如下：将乙醇、水、TEA

7、OH加入烧瓶，磁H一@)-ICH~力搅拌均匀；然后将APS和PTES的混合溶液滴C,。⋯一@加到烧瓶中，加热回流48h；待透明溶液挥发掉、大部分溶剂，产品成乳状后，用四氢呋喃与甲醇混合溶剂洗涤3次，蒸馏水洗涤多次，离心，冷舞冻干燥，得到白色固体粉末状产物。0＼0s@㈩』iⅣ一卢一氨乙基一y一氨丙基七异丁基POSSl(DIAPOSS)的结构如式3(式中，R=一CH2CH2CH2NHCH2CH2NH2)所示。DIAPOSS上的两个氨基能与二异氰酸酯反应生成脲键，可Q．H．Zhang等人通过两步法制备了Ⅳ一甲作为扩链剂用于PUR的改性。基苯胺POSS，其结构如式2所

8、示。在273K下、2h内，磁力搅拌下将