苯并噁嗪/部分环氧化笼型倍半硅氧烷复合材料的合成及其性能的研究

论文摘要

笼型倍半硅氧烷是指通式为（RSiO1.5）n（n≥4,R=H、烷基、芳基或有机官能团）的一类多面体化合物。当n=8时,笼型倍半硅氧烷的结构为一正立方体,Si原子位于立方体的八个顶角,每两个相邻的Si原子由一个O原子相连（简称T8）。T8的取代基为H或有机官能团,是目前唯一的杂化纳米化合物。研究证明,T8硅氧烷相当于晶体二氧化硅或沸石骨架的二级结构,由它构成的材料可具有高硬度和高热稳定性。这类材料在结构陶瓷、纳米催化、硬质涂料、膜分离以及医学材料等方面具有潜在的应用价值。本文分别采用了碱性催化体系,酸性催化体系和无催化剂体系,以水解缩合的方法合成乙烯基POSS,并对每种体系的产物进行IR,GPC,TOF,熔点测定,29Si-NMR,XRD等表征。将合成出的纯度较高的八乙烯基POSS（简称OVS）进一步环氧化,制得环氧值为0.44的环氧基POSS（简称EOVS）.本文采用EOVS与双酚A型苯并噁嗪（简称BZ）在高温下开环交联,制备高性能复合材料。分别考察了不同含量的PBZ-EOVS的耐热性力学性能及固化动力学。结果表明EOVS能够有效提高基体树脂的玻璃化转变温度（196℃）和模量（2.35GPa）,推导出苯并噁嗪树脂的固化工艺温度和活化能（43.3kJ/mol）,EOVS的加入显著降低了苯并嗯嗪树脂的起始固化温度。

论文目录

• 学位论文数据集
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 笼型倍半硅氧烷聚合物（POSS）
• 1.1.1 POSS的研究现状
• 1.1.2 POSS化合物的合成机理与方法
• 1.1.3 POSS化合物的表征
• 1.1.4 POSS化合物的应用
• 1.2 苯并噁嗪树脂（PBZ）
• 1.2.1 苯并噁嗪树脂（PBZ）的发展史
• 1.2.2 苯并噁嗪树脂（PBZ）的结构与性能
• 1.2.3 苯并噁嗪单体（BZ）的聚合
• 1.2.4 几种苯并噁嗪单体
• 1.2.5 苯并噁嗪的改性
• 1.2.6 苯并噁嗪树脂的应用开发
• 1.2.7 苯并噁嗪的发展前景
• 1.3 本论文的研究工作及其意义
• 第二章 POSS化合物的合成与表征
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 药品和仪器设备
• 2.2.2 笼型八聚乙烯基倍半硅氧烷（VOS）的合成
• 2.2.3 环氧基POSS的制备
• 2.2.4 POSS合成产率的确定
• 2.2.5 环氧值的确定
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 碱性催化体系产物的分析
• 2.3.2 酸性催化体系产物分析
• 2.3.3 无催化剂体系的产物分析
• 2.3.4 短链环氧基POSS的分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 苯并噁嗪/环氧基POSS复合材料的制备和分析
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 药品和仪器设备
• 3.2.2 双酚A型苯并噁嗪（BZ）的制备
• 3.2.3 环氧基笼型倍半硅氧烷（EOVS）与苯并噁嗪（BZ）复合体系（BZ/EOVS）的制备
• 3.2.4 环氧基笼型倍半硅氧烷（EOVS）与苯并噁嗪（BZ）复合材料（PBZ-EOVS）的制备
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 PBZ/EOVS复合材料的结构对比分析
• 3.3.2 PBZ-EOVS复合材料的热性能分析
• 3.3.3 PBZ-EOVS复合材料的力学性能（DMA）分析
• 3.3.4 BZ/EOVS复合体系固化动力学研究
• 3.4 本章小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书