POSS/PS纳米复合材料制备与特性研究

摘要

笼型低聚倍半硅氧烷（POSS）的结构对称性非常强，每个笼子的顶点为硅原子，每个硅原子上有一个取代基，基于其顶角取代基的不同可以制备一系列新型的POSS/聚合物纳米复合材料。在这类纳米复合材料中，无机相和聚合物间通过强的化学键结合后均匀分布在整个材料中，材料的综合性能优异。易碎材料在极小的撞击力或气压下就会破开，随着科学的发展，这种材料应用途径越来越广泛，如发动机和排气管的易碎端盖等。因此近年来引起了人们的很大兴趣。 本论文选用八乙烯基笼型低聚倍半硅氧烷（OVS）与苯乙烯进行本体聚合制备了OVS/聚苯乙烯（PS）纳米复合材料，力学性能测试发现制备的OVS/PS纳米复合材料具有很低的冲击韧性，当OVS加入量为1wt％时，无缺口冲击韧性为0.948KJ/㎡，而且拉伸强度和弯曲强度相对于纯的PS变化不大；利用红外光谱、X射线衍射等分析了复合材料的组成和结构，结果表明OVS均匀的分散在了PS基体中，随着OVS的加入量不断增加，复合材料红外光谱图中Si—O—Si的吸收峰逐渐增强；利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察了复合材料微观结构，发现纳米复合材料中形成形态规则的纳米球；动态热力学分析和热童分析等测试对纳米复合材料热性能进行了研究，结果显示实验所制备的纳米复合材料热性能有了很大的提高，当OVS加入量为1wt％时，相比纯的PS玻璃化温度升高10℃，热分解温度提高15℃；电学性能测试仪测试了复合材料的介电常数和介电损耗，制备的OVS/PS纳米复合材料显示出低的介电常数和介电损耗。 此外，利用乳液聚合的方法制备了OVS/PS复合材料纳米微球。通过红外光谱、X射线衍射、激光粒度仪、透射电镜和扫描电镜等测试技术对复合材料进行了表征并分析了其组成、结构和OVS在材料中的分散性；利用电学性能测试仪测试了复合材料的介电常数和介电损耗；利用差示扫描量热分析、研究了复合材料的热性能；同时论文还分析了乳液聚合各个反应因素对纳米复合材料的性能影响。 结果表明，OVS均匀的分散在PS中，制备的纳米微球为分散性好、形态规则的核壳式结构；复合材料微球具备较低的介电常数和介电损耗；同时和同样方法制得的PS相比，制备的复合材料玻璃化转变温度升高，而且随着OVS加入量的增加，复合材料的玻璃化转变温度逐渐升高。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1 POSS的研究进展

1.1.1 POSS的简介

1.1.2 POSS的应用

1.2 POSS／聚合物纳米复合材料的研究

1.2.1 POSS／聚合物纳米复合材料的制备方法

1.2.2 POSS改性聚合物复合材料的意义

1.2.3 POSS改性聚合物复合材料的应用

1.3易碎材料

1.4低介电常数和介电损耗聚合物材料

1.4.1 聚合物的介电常数与结构的关系

1.4.2 聚合物介电损耗影响因素

1.5课题的提出背景及研究目的和意义

1.6课题研究的主要内容

第2章本体聚合法制备OVS／PS纳米复合材料

2.1实验部分

2.1.1 实验药品

2.1.2 实验仪器

2.1.3 制备方法

2.1.4 测试与表征

2.2结果与讨论

2.2.1 OVS的结构表征

2.2.2 纳米复合材料结构设计

2.2.3 外光谱分析

2.2.4 X射线衍射分析

2.2.5 电镜分析

2.2.6 溶解性测试

2.2.7 力学性能分析

2.2.8 电学性能分析

2.2.9 动态热机械性能分析

2.2.10热重分析

2.3本章小结

第3章OVS／PS复合材料纳米微球的制备

3.1实验部分

3.1.1 实验药品

3.1.2 实验仪器

3.1.3 复合材料制备

3.2测试与表征

3.2.1 乳液固含量的计算

3.2.2 转化率计算

3.2.3 粒径大小及分布测试

3.2.4 稳定性测试

3.2.5 差示扫描量热分析

3.2.6 红外光谱分析

3.2.7 X射线衍射测定

3.2.8 微观形貌分析

3.2.9 电学性能测试

3.3结果与讨论

3.3.1 红外光谱分析

3.3.2 X射线衍射分析

3.3.3 微观形貌分析

3.3.4 电学性能分析

3.3.5 差示扫描量热分析

3.3.6 激光粒度分析

3.3.7 反应因素对乳液聚合的影响

3.4本章小结

第4章结论

参考文献

附录：硕士期间发表的论文

致谢