聚倍半硅氧烷球形颗粒的制备及性能研究

摘要

聚倍半硅氧烷（PSQ）颗粒具有优异的热稳定性、疏水性及生物相容性，在塑料、橡胶、涂料及生物医学等领域有着广泛应用。鉴于目前制备PSQ颗粒的溶胶-凝胶法普遍存在步骤复杂、颗粒粒径可控性差等缺点，本文采用简便的一步法，制得了粒径可控的单分散的PSQ球形颗粒（聚甲基倍半硅氧烷PMSQ和聚乙烯基倍半硅氧烷PVSQ）。此外，本文首次探索性研究了PSQ颗粒作为填料，对树脂热稳定性和涂层表面润湿性的影响。
　　（1）在水溶液中，以单一的反应前驱体（甲基三甲氧基硅烷MTMS或乙烯基三乙氧基硅烷VTES）为原料、NaOH为催化剂，通过一步溶胶-凝胶法合成了单分散的PSQ球形颗粒，考察了实验参数对PSQ颗粒粒径的影响。结果表明，改变前驱体使用量、NaOH加入量及反应温度，颗粒粒径均呈有规律变化；相同条件制备的PVSQ颗粒，其粒径小于PMSQ颗粒的粒径。
　　（2）将热稳定性突出的PSQ颗粒添加至丙烯酸树脂中，研究不同含量的颗粒对树脂耐热性的影响。结果表明，随PSQ颗粒添加量的增加，相应树脂的热稳定性增强；相同条件下，添加PVSQ颗粒对树脂热稳定性的改善作用，比添加PMSQ颗粒更为明显。
　　（3）由PSQ颗粒铺展成的薄膜呈现出优异的疏水性，PMSQ、PVSQ与水滴的接触角分别为151.4°、115.2°。将疏水的PSQ颗粒添加至丙烯酸树脂和涂料中，制得涂层，分析PSQ颗粒对涂层表面微观结构和表面润湿性的影响。结果表明，PSQ颗粒的添加使涂层表面形成了微米-纳米阶层结构；这种粗糙结构与PSQ颗粒带入的疏水特征一起，使涂层表面从原来的亲水性质转变成了疏水性，克服了PSQ以常规成膜物形式引入涂料体系中存在的缺陷。对比发现，在相同条件下，PVSQ颗粒对涂层表面的疏水改性作用，要弱于PMSQ颗粒的作用。

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第一章 文献综述

1.1 有机-无机杂化材料

1.2 聚倍半硅氧烷

1.3 聚倍半硅氧烷球形颗粒

1.4 本论文的研究内容和意义

第二章 实验部分

2.1 实验试剂

2.2 实验仪器

2.3 实验内容

2.4 表征仪器与方法

第三章 PMSQ球形颗粒的制备及其相关性质研究

3.1 PMSQ颗粒的结构分析

3.2 PMSQ颗粒的粒径变化与机理分析

3.3 PMSQ颗粒的热稳定性及其应用

3.4 PMSQ的表面性质及其应用

3.5 本章小结

第四章 PVSQ球形颗粒的制备及其相关性质研究

4.1 PVSQ颗粒的结构分析

4.2 PVSQ颗粒的粒径变化

4.3 PVSQ颗粒的热稳定性及其应用

4.4 PVSQ的表面性质及其应用

4.5 本章小结

第五章 总结

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢