POSS／聚合物复合材料的研究进展
聚合物基复合材料的发展现状和最新进展
聚合物基复合材料的发展现状和最新进展聚合物基复合材料是由聚合物基质中加入颗粒、纤维或薄片状增强材料制成的材料。
它具有良好的力学性能、耐腐蚀性能和热稳定性能，被广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
下面将介绍聚合物基复合材料的发展现状和最新进展。
1.纳米材料的应用：近年来，纳米材料成为聚合物基复合材料的研究热点。
纳米粒子的添加能够提高复合材料的力学性能、导电性能和热稳定性能。
例如，纳米粒子的添加可以提高聚合物基复合材料的强度和硬度，使其具有更好的抗冲击性能和热阻性能。
2.高性能增强材料的研发：为了提高聚合物基复合材料的力学性能，研究人员不断提出新的增强材料。
例如，石墨烯是一种具有优异力学性能和导电性能的二维纳米材料，已被广泛应用于聚合物基复合材料中。
同时，碳纳米管、纳米纤维和陶瓷纤维等增强材料也在不断研发中，并取得了较好的效果。
3.新型复合材料的研制：除了传统的增强材料外，研究人员还在努力研制新型复合材料。
例如，聚合物基复合材料中加入具有形状记忆功能的材料，可以使复合材料具有形状可逆调变的功能。
此外，聚合物基复合材料中加入具有光敏性能的材料，可以使复合材料具有光刻功能，从而实现微纳米加工和器件制备。
1.可持续性发展：随着环境问题的日益突出，研究人员开始关注聚合物基复合材料的可持续性发展。
他们试图将可持续材料（如生物基材料）应用于聚合物基复合材料中，以减少对环境的影响。
同时，研究人员还探索了聚合物基复合材料的循环利用和回收利用技术，以实现资源的有效利用。
2.多功能复合材料的研究：为了满足不同领域的需求，研究人员开始研究多功能复合材料。
多功能复合材料可以同时具有力学性能、光学性能、导电性能、热学性能等多种功能。
例如，研究人员研制出了具有自修复功能的聚合物基复合材料，可以在受损后自动修复，延长使用寿命。
3.智能复合材料的研制：智能复合材料是指能够根据环境和外界刺激自主调整性能的复合材料。
例如，研究人员设计了具有温度响应性能的聚合物基复合材料，可以根据温度的变化改变其形状和力学性能，实现智能控制。
POSS_聚合物杂化材料应用的研究进展_张增平
第29卷第1期高分子材料科学与工程Vol .29,No .1 2013年1月POLYMER MA TERIALS SCIENCE AND ENGINEERINGJan .2013POSS /聚合物杂化材料应用的研究进展张增平1,梁国正2,裴建中1,方长青3(1.长安大学教育部特殊地区公路工程重点实验室,陕西西安710064;2.苏州大学材料与化学化工学部,江苏苏州215021;3.西安理工大学印刷包装工程学院,陕西西安710048)摘要:笼型倍半硅氧烷(POSS )/聚合物有机无机杂化材料是近年来材料科学领域的一个研究热点。
POSS /聚合物杂化材料在很多领域都呈现出了巨大的应用前景,如高温绝缘材料、低介电常数材料、传感器、光学元件材料、催化剂载体等。
文中综述了其在航空航天、耐热阻燃、高性能介电材料、多孔功能材料、催化剂、陶瓷前驱体、纳米复合材料和生物齿科材料等方面应用的研究进展。
最后,笔者指出目前制约POSS /聚合物杂化材料深入研究和广泛应用的关键原因是POSS 化合物的合成。
关键词:笼型倍半硅氧烷;杂化材料;应用中图分类号:T Q 324.2 文献标识码:A 文章编号:1000-7555(2013)01-0187-04收稿日期:2012-04-16基金项目:国家自然科学基金资助项目(51208043);中国博士后科学基金特别资助(201003661);中央高校基本科研业务费专项资金(CHD2012JC025);长安大学基础研究支持计划通讯联系人:张增平,主要从事高性能树脂基复合材料以及有机无机杂化材料的研究,E -mail :z hangzp99@yahoo .com .cn1 引言倍半硅氧烷(简称SSQ )是一类结构简式为RSiO 3/2的一类硅氧烷化合物,R 可以为氢原子、烷基、芳基、烯基等有机基团。
SSQ 可以是无规、梯形、桥形、笼型和部分笼型结构等多种形式[1,2]。
笼型倍半硅氧烷(简称POSS ),又称立方或球形SSQ ,是目前研究最多应用最广的一种。
功能性POSS聚合物及其应用_张凯强
图1
POSS 聚合物的主要合成方法 ： （ a ） 以 POSS 为引
［7 ， 13 ， 14 ］
发剂合成星型聚合物
； （ b ） 以多活性基团 POSS ； （ c） 由 双 活 性 基 团
为交联 剂 合 成 交 联 聚 合 物 POSS 合成线 型 聚 合 物 （ i） 形成接枝聚合物 物
［21 ， 22 ］ ［18 ］ ［19 ， 20 ］
［15 ～ 17 ］
； （ d ） 由 单 活 性 基 团 POSS：
； （ ii ） 形成 POSS 单封端聚合
24 ］ ； （ iii） 形成 POSS 双封端聚合物［23， ； （ e） 惰性
http： / / w w w ． progchem． ac． cn
Progress in Chemistry ， 2014 ， 26 （ 2 /3 ） ： 394 ～ 402
张凯强等： 功能性 POSS 聚合物及其应用
综述与评论
building block for shape memory polymers． The challenges of POSScontaining polymers are also proposed based on the current progress． Finally ，the research trends of the POSScontaining polymers are prospected． Key words polyhedral oligomeric silsesquioxanes； superhydrophobic surface； antiicing ； amphiphilic polymer； shape memory polymer Contents 1 2 2. 1 2. 2 3 4 5 Introduction POSScontaining polymeric surfaces Omniphobic POSScontaining polymers POSScontaining coatings for antiicing Amphiphilic POSScontaining polymers POSScontaining shape memory polymers Conclusion
POSS／PMMA纳米复合材料的制备及性能研究
POSS／PMMA纳米复合材料的制备及性能研究采用八乙烯基倍半硅氧烷（OV-POSS），通过原位聚合法制备了具有交联网状结构的POSS/PMMA纳米复合材料。
通过FT-IR、DSC等方法对纳米复合材料的结构和性能进行了表征。
结果表明，通过原位聚合法制备的POSS/PMMA纳米复合材料具有交联网状结构，POSS的引入能明显改善材料介电性能和热学性能，但当OV-POSS含量较高时，热学性能有所下降。
当POSS的用量为0.6%时，POSS/PMMA纳米复合材料的介电常数从2.91降低至2.77，介电损耗从0.0088降低至0.0039，复合材料的Tg也上升了。
标签：POSS；PMMA；介电性能；热性能近年来，对聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）进行改性的研究较多[1]，但用于改性的无机纳米粒子大多是SiO2 和TiO2[2，3]。
笼形低聚倍半硅氧（POSS）在结构上是分子纳米粒子，在性能上具有更好的耐热性、更低的表面能，常用作耐高温材料的基料[4]。
将其引入聚合物体系，形成无机/有机纳米复合物，利用POSS的纳米尺寸效应，可显著改善聚合物的热稳定性、力学性能等，且不会影响材料的透光性，POSS/聚合物纳米复合材料已成为研究热点。
本文采用八乙烯基倍半硅氧烷（OV-POSS）作为无机组分，通过原位聚合法，制备了交联网状结构的POSS/PMMA纳米复合材料，并对其介电性能以及热性能进行了研究。
1 实验部分1.1 实验原料八乙烯基POSS（OV-POSS），≥99%，辽宁美联复合材料有限公司；甲基丙烯酸甲酯（MMA），AR，天津市福晨化学试剂厂；偶氮二异丁腈（AIBN），AR，上海山浦化工有限公司；去离子水，实验室自制。
1.2 POSS/PMMA纳米复合材料的制备将0（摩尔分数，下同）、0.2%、0.4%、0.6%的POSS分别加入到含有AIBN 的MMA单体中，超声分散后，在75 ℃恒温条件下预聚20 min，然后浇注到模具中，制成各种纳米复合材料。
配位聚合制备聚合物／POSS纳米杂化材料研究进展
的研究便如火 如荼地展 开 。此类多面体低 聚倍半 硅氧烷 是一种不同立 构类 型的齐 聚物，具有梯型 、 无规 、 笼型 、 半笼 型等结构 。笼型结 构的 Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ外围为有机基团 ，有机基团可以是非反应性 的或反应 性的 ，反应
（ Ｎ Ｂ Ｅ Ｔ ＭＳ ） 聚合制备嵌段共聚物 Ｎ Ｂ Ｅ Ｔ ＭＳ — ｂ － Ｎ Ｂ Ｅ Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ ，再将此嵌段
Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ含量高达 ５ ５ ｗ ｔ ％的杂化材料 ，在随后 的第二步反应中 ，通过氢化 作用制备得到了半结晶的 Ｐ Ｅ ／ Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ聚合物 。这又是配位聚合得到利用 的一个很好体现 ， 同时采用 两步合 成路线制备高 聚物还反映 出 Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ 与 烯类单体共聚反应过程的高度可控性 。 很巧 合 的是 ，在 ２ ０ ０ ７年韩 国的 Ｗｅ ｎ ｔ ａ ｏ Ｘ ｕ 等人 ’ 也 同样利 用 Ｒ ｕ Ｃ １ （ ＝ （ Ｃ Ｈ Ｐ ｈ ） （ Ｐ Ｃ ｙ ３ ） ： 作为催化剂将 ｎ ｏ ｒ ｂ ｏ ｍ ｅ ｎ ｅ ｅ ｔ ｈ ｙ ｌ Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ（ Ｎ Ｂ Ｅ Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ ）
共 聚 物 作 为 前 驱 体 ， 经 过 水 解 沉 降 作 用 得 到 最 终 产 物 Ｎ Ｂ Ｅ Ｃ Ｏ Ｏ Ｈ — ｂ — Ｎ Ｂ Ｅ Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ（ 如图 ５ ） 。这是首次通过开环易位的方法制备 了 Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ 基 聚 合 材 料 中 含 有 羧 酸 类 的 亲 水 基 团 。 之 所 以 将 Ｎ Ｂ Ｅ Ｔ ＭＳ — ｂ — Ｎ Ｂ Ｅ Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ作为反应的预聚体是因为一 Ｃ Ｏ Ｏ Ｈ 的存在会毒化 Ｒ ｕ 基 类 的催 化 剂 。文 章 还深 入 分 析 了为 什 么 Ｎ Ｂ Ｅ Ｔ Ｍ Ｓ 在催 化 剂 Ｒ ｕ Ｃ ｈ （ ＝ （ Ｃ Ｈ Ｐ ｈ ） （ Ｐ Ｃ ｙ ＋的存在下会进行开环易位 的活性离子聚合 。 试验通
聚合物复合材料的性能研究与应用
聚合物复合材料的性能研究与应用一、引言聚合物复合材料作为一种新型的材料，以其轻质、高强、高韧性和抗腐蚀等优越性能，得到了广泛的关注和应用。
在工程领域中，聚合物复合材料已经成为了许多重要工业设备和结构的主要材料，其性能研究和应用也引起了学术界和工业界的极大兴趣。
本文重点研究了聚合物复合材料的性能及其应用的研究进展，通过分析现有文献资料和案例实例，深入探讨了该材料的适用领域及未来的发展方向。
二、性能研究1.力学性能聚合物复合材料的力学性能是其成为优异材料的重要原因，因此力学性能是复合材料评估的最主要指标。
力学性能包括强度和刚度等方面的指标。
目前，许多学者通过微观-宏观理论、分子模拟等方法，研究了聚合物复合材料的力学性能。
研究表明，聚合物复合材料的强度和刚度与复合材料制备技术、纤维增强材料、基体树脂等因素有关。
2.导热性能在一些高技术领域的应用，如热管理和电力电子领域，往往需要对材料的导热性能进行极高的要求。
聚合物复合材料作为一种优异的导热材料，其导热性能对其实际应用具有重要的影响。
研究发现，导热性能的提升可以通过调控填充物的形态和分布、增强相的热传导性能、设计具有层次结构的复合材料等方法来实现。
3.耐久性能聚合物复合材料在实际应用过程中的耐久性能也是一个非常重要的指标。
在复合材料的制备和应用过程中，一些因素，如紫外线、湿度等的影响，可能会导致材料的劣化，影响其使用寿命和应用效果。
因此，研究聚合物复合材料的耐久性能，设计出更好的防护策略和工艺技术，是十分必要的。
三、应用研究1.航空航天领域航空航天领域是聚合物复合材料的主要应用领域之一。
目前，大量的复合材料已经被应用于飞机、卫星、导弹等飞行器的结构以及发动机、螺旋桨等部件中，以提高整体性能、减轻重量和提高耐用性。
2.汽车工业领域近年来，汽车行业面临着不断加强的环保和燃效要求，聚合物复合材料得到了广泛的应用。
聚合物复合材料不仅可以用于车身外壳、内饰和细节部件的制造，还可以用于制作发动机、传动系统和车轮等部件。
POSS化学改性聚氨酯的研究进展
物理 共混 改性 聚氨 酯适 用 于 隋性 的 Ｔｓ型 ＰＯＳＳ 单体 ，其优点在于操作简便 ，缺点是不 同官能团 ＰＯＳＳ和聚 氨酯 的溶解 度相 差 较大 ，在 纳米 尺度 上 易 发生 团 聚和相 分离 影 响改 性效 果 。Ｐ 化 学改性 则 可 以避 免类 似情 况 的发生 ，根 据 ＰＯＳＳ侧 基官 能 团 的 不 同 ，化 学法 改性 聚氨 酯可 以分 为三 类 ：（１）单 官能 团 ＰＯＳＳ单体 接枝 到 聚氨酯 主链 或侧 链 上形成 的“接 枝 型”或 “悬挂 型 ”结 构 ；（２）双官 能 团 ＰＯＳＳ单 体 通过 聚合 反应 形成 的 “串珠 型”或 “直链 型”结 构
ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｅｃｔ ｍ ｅｃｈａｎ ｉｓｍ ｗａｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｐｏｌｙｈｅｄｒａｌ ｏｌｉｇｏｍｅｒｉｃ ｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ（ＰＯＳＳ）；Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｏｄｉｆ ｉｃａｔｉｏｎ；Ｐｒｏｇｒｅｓｓ
聚氨 酯 （ＰＵ）因其 独特 的加 工性 能 ，被 广 泛应 用 于交 通 运输 、电子 、建 筑 、机械 、轻 工 纺织 和石 油化工等领域 。近年来 ，随着人们环保意识逐渐增 强 ，传统溶剂型聚氨酯受到了较大的限制 ，新型水 性聚氨酯 （ＷＰＵ）逐渐被人们重视。 。 但聚氨酯材 料往往存在热性能不好 、耐高低温性能差 、加工性 能 不强 和 施工 不便 等 缺点 。通 过对 聚 氨酯进 行 改性 可 以调 整 其体 系 中软 硬段 的相 分离 程度 和链 段 结 晶 化 及 氢键作 用 ，得 到 性能优 异 的聚 氨酯 材料 。
摘 要 ：多面体低聚倍半硅氧烷 （ＰＯＳＳ）独 特的笼型结构可以在分子层面上影 响聚氨酯材料体 系的软硬链
POSS／聚合物复合材料的研究进展
此 ，Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ ／ 聚合物 复合 材料 进 入 了材 料设 计 的 范 畴 ，这在 复合材料 的研究 上具 有深 远意 义 ，推 动
１ ４ ０ ￣ Ｃ下 通 过 熔 融 共 混 在 乙 烯 和 丙 烯 的 共 聚 物 （ Ｅ Ｐ ） 中分 别 嵌 入 八 甲基 Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ 和 八 异 丁 基
Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ 。研究表 明 ，大 部 分 Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ在 Ｅ Ｐ基体 中 以 纳米级 的微 晶形态 存在 ；材料 的玻璃 化转 变温度 （ ） 、模 量 都 增 大 ，如 Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ质 量 分 数 为 １ ０ ％ 时 ，复合 材料 的 比 Ｅ Ｐ提 高 ４ ． ５ ℃ 。Ｄ ． Ａ ．
物含 有 一 个 或 多 个 具 有 反 应 活性 的 官 能 团 ，使 Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ能用于 聚 合 、接 枝 、表 面 改 性 等 等 』 。由
收稿 日期 ：２ ０ １ ３一 叭 一２ １ 。 作生 ，主要从 事高 分 子 复 合材 料 的研 究 。 基 金项 目： 中物 院 基 金 资 助课 题 （ ２ ０ １ ２ Ｂ ０ ３ ０ ２ ０ ５ ０） 、 联 系人 ，Ｅ—ｍａ ｉ ｌ ：ｌ ｉ ｚ ｈ ｅ ｎ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ２ ０ ０ ６ ＠１ ２ ６ ． ｃ ｏ ｎ。
Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ上有机 链段 的柔 性来 控 制 材 料 的机 械 性 能 和流变性 能 。物理共 混法 又分 为熔 融共 混法 和溶 液 共混法 。
设计 提供 了新 的思路 。近年 来 ，有 关 Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ ／ 聚合 物 复合材料 的研 究越 来越活 跃 ，尤 其是 一些 常用
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POSS／聚合物复合材料的研究进展
聚合物复合材料是一种由聚合物基体和强化剂组成的新型材料，具有优越的物理力学性能和化学性能。
近年来，聚合物复合材料在航空航天、汽车、电子、建筑等领域得到了广泛的应用。
本文将对聚合物复合材料的研究进展进行综述。
首先，聚合物复合材料的强化剂是其中关键的组成部分。
常见的强化剂包括纤维、颗粒和纳米粒子等。
纤维强化剂主要包括碳纤维、玻璃纤维和有机纤维等，具有高强度、高模量和低密度的特点。
纳米粒子强化剂具有尺寸效应和界面效应，可以显著改善复合材料的强度和刚度。
此外，还有一些新型的强化剂如石墨烯、纳米纤维和纳米管等，具有更好的性能。
其次，聚合物复合材料的制备方法也得到了不断的改进和发展。
传统的制备方法包括手工层叠法和注塑成型法等，这些方法制备的复合材料具有较低的成型一致性和力学性能。
近年来，采用自动化生产线和数控加工等先进技术制备的聚合物复合材料已经成为研究的热点。
此外，还有一些新型的制备方法如炭化聚合物泡沫法、螺旋填充法和等离子体改性法等，可以制备出具有更好性能的复合材料。
聚合物复合材料的性能研究是该领域中的重要方向之一、复合材料的力学性能、热学性能、电学性能和阻燃性能等都是研究的重点。
通过调整复合材料的配方和改变制备工艺，可以改善复合材料的性能。
此外，还可以通过添加填料、添加剂和改变界面处理等方式来提高复合材料的性能。
最后，聚合物复合材料的应用领域也在不断扩大。
目前，聚合物复合材料已经广泛应用于航空航天、汽车、船舶、建筑和电子等领域。
在航空航天领域，聚合物复合材料可以用于制造飞机结构件和航天器零部件，以
减轻重量和提高耐久性。
在汽车领域，聚合物复合材料可以用于制造车身
外壳和底盘结构件，以提高安全性和燃油经济性。
综上所述，聚合物复合材料的研究进展涵盖了强化剂、制备方法、性
能研究和应用领域等方面。
聚合物复合材料作为一种轻量化、高强度和多
功能的新型材料，具有广阔的发展前景。
未来的研究应该聚焦于探索新型
强化剂、制备方法和改进性能的途径，以满足不同领域对复合材料的需求。