籠型聚倍半硅氧烷,英文名稱polyhedral oligomeric silsesquioxane,簡(jiǎn)稱POSS,通式 (RSiO3/2)n,其中R為八個(gè)頂角Si原子所連接基團(tuán)。20世紀(jì)90年代中期,美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室(Air Force Research Lab,簡(jiǎn)稱AFRL)推進(jìn)技術(shù)委員會(huì)為了滿足空軍對(duì)新一代超輕、高性能聚合物材料的需要,發(fā)展了一種多面體低聚倍半硅氧烷的納米結(jié)構(gòu)雜化體系。POSS是由Si-O交替連接的硅氧骨架組成的無機(jī)內(nèi)核,在其八個(gè)頂角上Si原子所連接的基團(tuán)R可以為反應(yīng)性或者惰性基團(tuán)。
中文名稱 | 籠型聚倍半硅氧烷 | 外文名稱 | polyhedral oligomeric |
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類????型 | 化學(xué)物質(zhì) | 簡(jiǎn)????稱 | POSS |
籠型聚倍半硅氧烷單官能團(tuán)
所謂單官能團(tuán)POSS,指的是八個(gè)頂角的基團(tuán)中只有一個(gè)是反應(yīng)性基團(tuán),其余七個(gè)均為惰性基團(tuán)。這類單官能團(tuán)POSS中的活性反應(yīng)基團(tuán)可以與多種聚合物單體反應(yīng),得到含POSS的共聚物,或?qū)OSS接枝到聚合物主鏈上形成接枝共聚物,還可以封端基得到端基為POSS的雜化材料。采用單官能團(tuán)主要得到的是吊墜型POSS,線型的吊墜POSS能夠提高氧滲透性、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和降解溫度,但是其阻燃性、密度和黏度會(huì)有所下降。
單官能團(tuán)POSS多采用"頂端帶帽"的方法來合成,典型的反應(yīng)就是將環(huán)戊基或者環(huán)己基三氯硅烷在丙酮的水溶液中水解制備得到T7(OH)3(即還有一個(gè)頂角未閉合,分別為三個(gè)羥基),然后再三乙胺的存在下加入另一種三氯硅烷,進(jìn)行關(guān)環(huán)反應(yīng),得到閉合的籠型結(jié)構(gòu)。
顧名思義,多官能團(tuán)POSS就是R基部分或者全部是反應(yīng)性基團(tuán),可以作為熱固性樹脂的交聯(lián)劑,形成高度交聯(lián)的POSS基聚合物納米雜化材料。與之對(duì)應(yīng)的R基若全為惰性基團(tuán),則可以用于與聚合物共混制備雜化材料。
合成方法目前主要通過硅烷偶聯(lián)劑的水解得到,其他方法還包括"烷基取代法"等。
POSS種類繁多,其具體區(qū)別主要依據(jù)R基的種類和個(gè)數(shù),因此其應(yīng)用范圍較廣,名稱也是根據(jù)R基的不同的取名,例如當(dāng)R基為乙烯基、氨基、苯基時(shí)可分別稱之為乙烯基POSS、氨基POSS和苯基POSS。目前國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)制備的POSS均是根據(jù)對(duì)材料性能和屬性的不同要求從而來選擇性的控制R基的性質(zhì)和個(gè)數(shù),不同的活性R基可以與不同的聚合物基體之間發(fā)生化學(xué)鍵合作用。
聚硅氧烷在歷史上曾被稱為“硅酮”(Silicone),目前硅酮也會(huì)出現(xiàn)在某些場(chǎng)合,如商品目錄中。在中國(guó),習(xí)慣將硅烷單體和聚硅氧烷統(tǒng)稱為有機(jī)硅化合物,并稱聚硅氧烷液體為硅油,聚硅氧烷橡膠為硅橡膠,聚硅氧...
不是一種物質(zhì)。分子結(jié)構(gòu)不同。
硅氧烷,分子式: (R2SiO)x,性質(zhì):含Si—O—Si鍵構(gòu)成主鏈結(jié)構(gòu)的聚合物。習(xí)慣上稱有機(jī)硅或聚硅醚,可以是線型、環(huán)狀或交聯(lián)的聚合物。聚硅氧烷的種類很多,按產(chǎn)品的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性能主要分為三類:①硅油...
POSS是由Si-O交替連接的硅氧骨架組成的無機(jī)內(nèi)核,其形狀如同一個(gè)"籠子",故得名為籠型聚倍半硅氧烷,其三維尺寸在1.3nm之間,其中Si原子之間的距離為0.5nm,R基團(tuán)之間距離為1.5nm,屬于納米化合物。
POSS/聚合物納米復(fù)合材料是最新發(fā)展起來的一種高性能有機(jī)無機(jī)雜化材料,以POSS為無機(jī)成分,無機(jī)相與有機(jī)相間通過強(qiáng)的化學(xué)鍵結(jié)合,不存在無機(jī)粒子的團(tuán)聚和兩相界面結(jié)合力弱的問題,因此很容易通過共聚、接枝或共混等方式與聚合物基體進(jìn)行復(fù)合制備。POSS/聚合物納米復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)異,主要表現(xiàn)在:(1)可以使復(fù)合材料的使用溫度增加;(2)可以提高復(fù)合材料的力學(xué)性能;(3)可以改善復(fù)合材料的加工性能;(4)可以使復(fù)合材料具有顯著的延遲燃燒特性;(5)可以多功能化,將POSS作為封端基或交聯(lián)固化中心,可以獲得滿足不同需要的改性聚合物。
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以加成型液體硅橡膠(LSiR)和籠形倍半硅氧烷(POSS)為原料制備POSS/LSiR復(fù)合材料,并對(duì)其耐熱性能和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。結(jié)果表明:POSS分子與LSiR發(fā)生加成反應(yīng);POSS用量為10和15份的POSS/LSiR復(fù)合材料耐熱性能和抗燒蝕性能提高。
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磺酸鹽類易析出,制品放置半年以后,阻燃指標(biāo)明顯下降,隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而急劇下降,給電子產(chǎn)品安全留下隱患。而PC倍半硅氧烷系列阻燃劑,不析出,解決PC不能長(zhǎng)效阻燃的問題!且能做PC薄制品阻燃(1.0mm),是未來PC阻燃的主流方向。
聚硅氧烷也叫硅酮。低分子量聚硅氧烷的合成通常采用逐步聚合反應(yīng)。例如。二甲基二氯硅烷經(jīng)水解、脫水或脫氯化氫反應(yīng)就生成了聚二甲基硅氧烷:
產(chǎn)物是環(huán)化低聚體和線型聚合物接近等量的混合物,而且它們之間存在著平衡關(guān)系。隨反應(yīng)條件不同,環(huán)化物含量可達(dá)20%~80%,主要為四聚體。往往在達(dá)到初始平衡后,向反應(yīng)體系中加入封端劑[(CH3)3Si]2O,使線型聚合物封端,以此穩(wěn)定產(chǎn)物比例。聚合反應(yīng)可以在酸性或堿性條件下進(jìn)行,堿性條件有利于生成分子量較高的聚合物,環(huán)化物的含量可以通過減壓蒸餾來降低?;旌衔锂a(chǎn)物是液體,可以直接應(yīng)用。
當(dāng)在上述反應(yīng)體系中加入三官能團(tuán)單體甲基三氯硅烷時(shí),就可以生成非線型聚硅氧烷。產(chǎn)物從水層中分離后,在催化劑草酸鋅的作用下,可使環(huán)化物含量降低,并進(jìn)一步提高分子量。這樣得到的硅酮樹脂,在應(yīng)用時(shí)再加入堿性催化劑并加熱進(jìn)行交聯(lián)。
硅酮彈性體分為室溫硫化硅橡膠(RTV)(聚合度為200~1500)和加熱熟化硅橡膠(聚合度2500~1 1000)。后者是由環(huán)狀單體開環(huán)聚合得到。硫化和熟化與交聯(lián)都是同義語(yǔ),但熟化一詞具有進(jìn)一步聚合和交聯(lián)的含義。單組份室溫硫化硅橡膠,是由端羥基聚硅氧烷、交聯(lián)劑(甲基三乙酰氧基硅烷)和催化劑(月桂酸二丁基錫酯)組成,空氣中的濕氣可使交聯(lián)劑水解成CH3Si(OH)3和乙酸,前者可與聚硅氧烷在室溫下完成固化過程(式2—155)。
雙組份室溫硫化硅橡膠的兩個(gè)組份是含乙烯基的聚硅氧烷和交聯(lián)劑(八甲基四硅氧烷)。其交聯(lián)反應(yīng)如下:
在氯鉑酸或鉑的絡(luò)合物催化作用下,Si-H和乙烯基進(jìn)行加成反應(yīng)。在錫鹽催化作用下Si-H和Si~OH也可以反應(yīng),并有H2放出。
聚硅氧烷在異常寬的溫度范圍(-100℃~250C)內(nèi),能保持其物理特性。它的T。低至-127℃,因此具有杰出的低溫柔韌性。其次它耐高溫、耐氧化,在化學(xué)和生理環(huán)境中穩(wěn)定性好,其耐候性、斥水性及介電性能也好。聚硅氧烷的用途十分廣泛,液體產(chǎn)物被用作消泡劑、纖維憎水整理劑、表面活性劑、潤(rùn)滑劑、真空脂和加熱油浴。樹脂被用作清漆、油漆、脫模劑、粘合劑及絕緣材料等。彈性體用作密封材料、電絕緣材料、墊圈及管子等,也可用作醫(yī)用材料,如人工心臟瓣膜、起搏器、接觸眼鏡和血漿瓶?jī)?nèi)涂層等。與其它有機(jī)彈性體材料相比,硅酮彈性體強(qiáng)度比較差,所以加入填料增強(qiáng)更為重要。 2100433B
主鏈結(jié)構(gòu)單元中含有籠狀碳十硼烷的聚硅氧烷。
由特種聚硅氧烷樹脂,高級(jí)顏料、助劑、溶劑、脂肪族異氰酸固化劑等組成。