《oss改性聚合材料》PPT课件

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1、POSS改性聚合物复合材料-----多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)改性聚合物复合材料阻燃性及热稳定性目录前言POSS结构阻燃性及热稳定性的机理阻燃性及热稳定性的合成及应用后序123452一前言随着科技的发展，单一材料性能的局限性已满足不了人们的需求。为了提高材料的总体性能，人们将不同性能的材料进行复合。其中，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

2、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。尤其不完全缩合的POSS是近年来POSS合成领域研究的新热点【1】。本文综述了POSS在阻燃性和热稳定性方面的机理及其应用。。3二POSS结构POSS是一类结构简式为RSiO1．5的硅烷化合物［2］，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。各种分子结构如图1所示。其中引入到高分子材料中的POSS，一般都指笼形结构［3］。POSS的三维尺寸为1

3、～3nm，是最小的硅颗粒［4］。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［5－7］。4三POSS改性聚合物复合材料阻燃性及热稳定性的机理POSS改性聚合物复合材料阻燃机理：POSS阻燃机理主要有，POSS本身有机部分的分解将消耗一部分热量，使得聚合物材料分解速度减缓;POSS燃烧过程中消耗氧气，产生一些不具有燃烧性能的气体(如N2、NH3等)，可以起到稀释可燃有机气体的作用，从而降低高分子材料燃烧的剧烈程度;POSS燃烧以后，形成硅氧化合物(SiO2），沉淀在还未燃烧的聚合物表面，有一部分

4、形成保护层，一定程度起到减缓热量传递，抑制可燃气体挥发，阻隔可燃气体和氧气混合的作用;POSS能够向聚合物熔体表面逐步迁移形成具有较高热稳定性的隔阻层，从一定程度上对热质传递起到抑制作用。POSS改性聚合物复合材料热稳定性的机理：POSS提高聚合物材料热稳定性的机理主要有:POSS的刚性，POSS的物理聚集及交联作用，POSS与共聚单体之间的偶极－偶极作用、纳米效应以及氢键作用等。不同的聚合物/POSS共混物中有不同的机理起主导作用。董翠芳等在研究甲基丙烯酰氧丙基笼型倍半硅氧烷(MAP－OSS)改性不饱和聚酯(UP)的热性能

5、时，发现MAP－POSS引入键能较大的Si—O键和Si—C键及POSS分子中庞大的笼型结构和局部交联，均会阻碍分子链的运动和小分子的逸出，其综合作用提高了聚合物复合材料的热稳定性。5XuHongyao等［14－16］在对乙烯吡咯烷酮－POSS(PVP－POSS)共聚物，4-乙酰氧基苯乙烯－POSS(PAS－POSS)共聚物的热性能及PAS－POSS与对羟基苯乙烯－POSS(PHS－POSS)共聚物热性能对比研究中发现，前两种共聚物的玻璃化转变温度(Tg)均随POSS含量的呈先降后升的趋势。导致两种共聚物Tg升高的主要原因是偶

6、极－偶极作用和纳米效应。当刚加入POSS单体时，共聚单体分子间偶极－偶极作用起主导作用，因而共聚物的热性能降低;随着POSS含量的增加，POSS的纳米效应和POSS与共聚单体间的偶极－偶极作用的增强，共同阻碍了分子链的自由旋转和运动，导致了共聚物热性能增强。在PAS－POSS与PHS－POSS热性能对比的实验中发现，PHS的—OH与POSS的O原子之间形成了较强的氢键作用，有效地抑制了分子的运动。四POSS改性聚合物复合材料阻燃性及热稳定性的合成及应用6POSS在聚合物阻燃方面的合成及应用由于POSS结构的特殊性，POSS

7、改性的聚合物与一般改性聚合物相比，具有延迟燃烧、放热量小的特点【17－18】且POSS燃烧时不释放挥发性有机成分，与当代环保理念吻合用POSS改性的环氧树脂(EP)耐热性好，且无卤阻燃。倪贵峰等［19］将笼型八聚氨丙基倍半硅氧烷(NH2－POSS)与正丁基缩水甘油醚(XY501)合成新型有机－无机纳米杂化物(DRT)，用此杂化物对EP进行改性，发现改性EP的氧指数(LOI)随着杂化物添加量的增加而增大，NH2－POSS杂化物的加入有效地起到了阻燃效果。赵春宝等［20］通过熔融共混法制备了聚苯乙烯(PS)/八苯基多面体低聚倍半

8、硅氧烷(OPS)复合材料。测试了复合材料的阻燃性能。结果表明，当OPS的质量分数达到8%时，PS的LOI由17．5%增加到21．0%。说明OPS的加入有助于提高PS的阻燃性。J．D．Lichtenhan等21］将POSS加入到聚醚与聚酰胺嵌段共聚物体系中，研究表明，POSS可使聚醚与聚酰胺