POSS改性环氧树脂制备及性能研究进展文献综述

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1、文献综述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

2、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

3、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1-3nm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、

4、阻燃性能、机械性能和耐压性能等性能提高[8-13]。本文从环氧树脂的结构改性、聚合物改性环氧树脂、无机物改性环氧树脂、POSS改性环氧树脂等方面来综述环氧树脂的研究与应用进展。二、主题部分2.1环氧树脂简介环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物。除个别外，它们的相对分子质量都不高。环氧树脂的分子结构中含有活泼的环氧基，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。因而它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三维网状结构的高聚物[14]，典型的环氧树脂结构如下：双酚A二缩水甘油醚根据分子结构，环氧

5、树脂大致可分为五类：(1)缩水甘油醚类环氧树脂。(2)缩水甘油酯类环氧树脂。(3)缩水甘油胺类环氧树脂。(4)线型脂肪族类环氧树脂。(5)脂环族类环氧树脂。2.2聚合物改性环氧树脂从20世纪60年代后期就开始了用聚合物改性环氧树脂的研究工作，应用的聚合物可分为树脂(包括液晶聚合物)和橡胶弹性体。用橡胶改性体系呈现非均一性，也称增韧改性；用树脂改性也称为合金化改性。液晶聚合物比其它聚合物具有更高的物理力学性能和耐热，它在加工过程中受到剪切作用，形成纤维结构，具有高度自增强作用。用热致液晶聚合物改性环氧树脂。固化后体系为两相结构，液晶聚合物以原

6、纤的形式存在于体系中，可阻止裂缝，提高基体韧性，而材料的耐热性和刚度不降低或有所提高。2.3无机物改性环氧树脂用有机化台物改性的无机填料与环氧树脂有良好的界面性能，可提高填料的改性效果。为提高填料对环氧树脂的改性效果。为提高填料对环氧树脂的改性，常用的偶联剂有硅烷系和钛系偶联刺。碳纤维是常用表面氧化的方法处理。无机纳米粒子改性环氧树枝是指无机填料以纳米尺寸分散在EP基体中，形成有机，无机纳米复合材料。无机纳米粒子用于树脂基复合材料可以提高树脂的强度、韧性、耐热性和耐磨性．改善材料表面光洁度[15]。纳米粒子改性EP的方法有：原位分散聚合法、

7、溶液混合法、直接共混法、溶胶-凝胶法和辐照接枝法等。2.4有机无机纳米杂化材料POSS改性环氧树脂1946年Scott[16]首次合成分离得到齐聚倍半硅氧烷(POSS)以来，倍半硅氧烷化学的发展已经历了半个多世纪。近年来POSS作为改性剂或者是共聚单体用于改性高分子材料、制备纳米复合材料引起了人们的广泛关注。ZHANGZeng-ping等[17]研究了POSS结构对环氧树脂热性能的影响。LiborMatjka[18]研究了用POSS改性环氧树脂后的结构和形态。NIYong等[19]从纳米结构层面研究了热固性树脂/两亲性有机无机复合体系。Iv

8、anJerman[20]研究了功能性POSS涂层的结构和防腐蚀性，发现POSS用在涂料中可以大大改善涂料的性能；用POSS改性的环氧树脂耐热性好。介电性好，且无卤阻燃，降低环氧树