苯基POSS的合成及其膜热性能的研究
发布时间：2021-07-19 19:24
笼型苯基POSS具有刚性的芳香烃结构,使其相应材料体系具备优良的耐热性能、阻燃性能及机械性能。苯基POSS改性的有机硅树脂形成的复合材料具有非常广阔的应用前景。但制备高聚合度、高纯度的苯基POSS仍存在需要解决的科学问题如反应周期长,产率低;同时苯基POSS改性有机硅树脂的掺杂方式及其形成的复合膜层若应用于航空航天领域,耐热性能的进一步提高仍需要进行探究。本文研究了不同催化剂（碱、F-、混合催化剂）及不同溶剂（乙醇、甲苯、二氯甲烷）对苯基POSS合成的影响,最终总结合成高聚苯基POSS采用多步水解法、F-作为催化剂的合成方案。第一步水解使用乙醇及第二步水解使用二氯甲烷作为可回收溶剂,合成出聚合度和纯度较高的笼型苯基POSS。苯基POSS改性有机硅树脂形成复合材料时,本文探究得出采用物理掺杂其成膜效果差,故使用化学掺杂法对有机硅树脂进行改性。通过质谱及XPS分析其反应机理为不完全聚合的笼型苯基POSS结构通过Si-OH脱水缩合改性有机硅树脂。对比TBAF及酸催化的不同种类硅树脂,综合其成膜效果及TG-DSC分析耐热性能得出酸催化生成的苯基POS...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
部分闭合笼型POSS图
闭合（PhSiO3/2）
图 1-3 不完全聚合（PhSiO3/2）n结构图a)不完全聚合 Ph-T6；b)不完全聚合 Ph-T8；c)不完全聚合 Ph-T10；d)不完全聚合 Ph-T121.3.2 苯基 POSS 的结构的发展与研究现状早在 1961 年 Olsson[13]利用苯基倍半硅氧烷与浓硝酸反应制备了硝基取代的苯基倍半硅氧烷。随后，Brown 等[14]同样制备出了苯基 POSS，但均存在产率低的问题。这之后 Frye 等人将 HSi(OCH3)3进行水解缩合得到了苯基 POSS，此方法提高了产物产率，产率约 13%。之后 Laine[15]在此之上制备出了八氨基苯基 POSS，及一系列含苯基的 POSS 分子，例如：八芴取代苯基 POSS，八邻苯二甲酰亚胺POSS 等，Laine 等将苯基 POSS 与液溴在铁粉作为催化剂的条件下进行反应得到了多溴代八苯基 POSS。邹其超等使用丙酮与格林雅试剂与多溴代八苯基 POSS发生加成反应合成出了多羟基苯基 POSS[16]。苯基 POSS 及其衍生物的制备也是采用三种方法，即：水解缩合法、顶角-戴帽法、官能团转化法。Liu 等[17]通过水解缩合得到具有甲苯基官能团的 POSS，
【参考文献】：
期刊论文
[1]Poly（2,5-benzimidazole）/TriSilanolPhenyl POSS Composite Membranes for Intermediate Temperature PEM Fuel Cells[J]. 刘清亭,NI Na,SUN Quan,WU Xiaoxue,BAO Xujin,FAN Zhang,ZHANG Rong,HU Shengfei,Zhao Feng,LI Xiao. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science）. 2018(01)
[2]隔热层对深季节冻土区涵底冻深的影响及其优化设计[J]. 张蔚,汪江红,李先明,江聪,牛永红. 铁道学报. 2015(12)
[3]低温釉的研究进展[J]. 李新,牛双蛟,尹荔松. 中国陶瓷. 2014(07)
[4]热防护材料表面催化特性研究进展[J]. 孟松鹤,金华,王国林,杨强,陈红波. 航空学报. 2014(02)
[5]低介电高耐热环氧树脂/聚苯醚/POSS纳米复合材料研究[J]. 任强,韩玉,李锦春,邹国享,宋艳. 功能材料. 2013(09)
[6]航天器热防护材料的发展概述[J]. 胡继东,左小彪,冯志海. 航天返回与遥感. 2011(03)
[7]多面齐聚倍半硅氧烷改性环氧的制备及表征[J]. 邹其超,余欢,陈浩. 热固性树脂. 2009(06)
[8]POSS和PS/POSS共聚物的合成及表征[J]. 苟军旗,陈广新,李齐方. 北京化工大学学报(自然科学版). 2009(06)
[9]航天器热防护材料研究现状与发展趋势[J]. 石振海,李克智,李贺军,田卓. 材料导报. 2007(08)
[10]高发射率涂料的研究及应用现状[J]. 张建贤,邹永军,徐蕾,顾新伟,卿凤翎. 红外技术. 2007(08)
硕士论文
[1]氧化硅—氧化铝复合高温隔热瓦的制备与性能研究[D]. 刘瑞祥.哈尔滨工业大学 2016
[2]隔热瓦表面高发射率涂层的制备与性能优化[D]. 郭金华.哈尔滨工业大学 2013
[3]超低温釉制备与烧成机理的研究[D]. 安科云.中南大学 2010
本文编号：3291279
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
部分闭合笼型POSS图
闭合（PhSiO3/2）
图 1-3 不完全聚合（PhSiO3/2）n结构图a)不完全聚合 Ph-T6；b)不完全聚合 Ph-T8；c)不完全聚合 Ph-T10；d)不完全聚合 Ph-T121.3.2 苯基 POSS 的结构的发展与研究现状早在 1961 年 Olsson[13]利用苯基倍半硅氧烷与浓硝酸反应制备了硝基取代的苯基倍半硅氧烷。随后，Brown 等[14]同样制备出了苯基 POSS，但均存在产率低的问题。这之后 Frye 等人将 HSi(OCH3)3进行水解缩合得到了苯基 POSS，此方法提高了产物产率，产率约 13%。之后 Laine[15]在此之上制备出了八氨基苯基 POSS，及一系列含苯基的 POSS 分子，例如：八芴取代苯基 POSS，八邻苯二甲酰亚胺POSS 等，Laine 等将苯基 POSS 与液溴在铁粉作为催化剂的条件下进行反应得到了多溴代八苯基 POSS。邹其超等使用丙酮与格林雅试剂与多溴代八苯基 POSS发生加成反应合成出了多羟基苯基 POSS[16]。苯基 POSS 及其衍生物的制备也是采用三种方法，即：水解缩合法、顶角-戴帽法、官能团转化法。Liu 等[17]通过水解缩合得到具有甲苯基官能团的 POSS，
【参考文献】：
期刊论文
[1]Poly（2,5-benzimidazole）/TriSilanolPhenyl POSS Composite Membranes for Intermediate Temperature PEM Fuel Cells[J]. 刘清亭,NI Na,SUN Quan,WU Xiaoxue,BAO Xujin,FAN Zhang,ZHANG Rong,HU Shengfei,Zhao Feng,LI Xiao. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science）. 2018(01)
[2]隔热层对深季节冻土区涵底冻深的影响及其优化设计[J]. 张蔚,汪江红,李先明,江聪,牛永红. 铁道学报. 2015(12)
[3]低温釉的研究进展[J]. 李新,牛双蛟,尹荔松. 中国陶瓷. 2014(07)
[4]热防护材料表面催化特性研究进展[J]. 孟松鹤,金华,王国林,杨强,陈红波. 航空学报. 2014(02)
[5]低介电高耐热环氧树脂/聚苯醚/POSS纳米复合材料研究[J]. 任强,韩玉,李锦春,邹国享,宋艳. 功能材料. 2013(09)
[6]航天器热防护材料的发展概述[J]. 胡继东,左小彪,冯志海. 航天返回与遥感. 2011(03)
[7]多面齐聚倍半硅氧烷改性环氧的制备及表征[J]. 邹其超,余欢,陈浩. 热固性树脂. 2009(06)
[8]POSS和PS/POSS共聚物的合成及表征[J]. 苟军旗,陈广新,李齐方. 北京化工大学学报(自然科学版). 2009(06)
[9]航天器热防护材料研究现状与发展趋势[J]. 石振海,李克智,李贺军,田卓. 材料导报. 2007(08)
[10]高发射率涂料的研究及应用现状[J]. 张建贤,邹永军,徐蕾,顾新伟,卿凤翎. 红外技术. 2007(08)
硕士论文
[1]氧化硅—氧化铝复合高温隔热瓦的制备与性能研究[D]. 刘瑞祥.哈尔滨工业大学 2016
[2]隔热瓦表面高发射率涂层的制备与性能优化[D]. 郭金华.哈尔滨工业大学 2013
[3]超低温釉制备与烧成机理的研究[D]. 安科云.中南大学 2010
本文编号：3291279
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