笼形低聚硅倍半氧烷纳米材料及其应用

分析了笼形低聚硅倍半氧烷(POSS)单体的结构特点，评述了它的典型合成方法，介绍了最新合成路线，归纳了POSS纳米材料的基本特征，举例说明了这种无机一有机杂化材料在航空航天领域的潜在用途。指出这种新材料今后的主要发展方向是降低生产成本、研制新的功能化POSS单体、开发性能优良的POSS纳米杂化材料、探讨结构与性能之间关系以能动地设计制造POSS纳米结构材料。     

笼型倍半硅氧烷（POSS）的官能化、杂化以及在改性环氧树脂中应用研究进展

笼型倍半硅氧烷(polyhedral oligomeric silsesquioxane,POSS)具有独特的结构和良好的耐热性,对POSS进行官能化后可得到高性能的新型有机-无机杂化材料,在很多领域具有潜在应用价值。本文综述了POSS的合成、官能化的相关问题。POSS的种类很多应用范围广泛,但是价格相对昂贵,限制了POSS在许多领域内的发展规模;POSS可作为环氧树脂的改性剂,具有明显的增强、增韧效果,并显著提高固化环氧树脂的耐热性能,但是由于POSS的纳米尺寸效应,导致其在树脂中的添加量有限。未来随着POSS合成成本的降低、改性树脂手段的不断进步,POSS在热固性树脂改性领域应用范围必将不断扩大。     

碳硼烷/ POSS 的制备及性能

碳硼烷是一类优异的耐高温原料,POSS是一类性能优异的耐原子氧化合物.本文利用硅氢加成的方法,将两者有机结合,合成了体型交联型和线型两种碳硼烷/POSS复合材料,并对它们的耐温性能进行了热重分析.这类材料具有优异的耐高温性能,其中体型交联型碳硼烷/POSS复合物在1 200℃空气氛围下不失重,到1 400℃有约5％的增重.线性碳硼烷/POSS复合材料在1 000℃空气氛围下失重约为10％.该类材料有望应用于高速飞行器的涂层.     

POSS改性传统聚合物的研究进展

综述了多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)改性传统聚合物的作用及其应用；介绍了POSS的纳米级笼形结构、良好的热力学和化学稳定性及耐热、阻燃等以及溶胶一凝胶法合成．POSS的优缺点。重点介绍了POSS改性传统聚合物的作用：如提高聚合物的使用温度，降低聚合物的介电常数，提高改性体系的力学性能和阻燃性能。并指出POSS改性传统聚合物在航空航天领域及塑料工业中的应用，对POSS改性传统聚合物的增强机理及POSS新的合成途径作了展望。     

新型杂化浆料的合成及其对碳纤维／异构聚酰亚胺复合材料性能的影响

通过合成新型改性剂--(γ-苯乙炔亚胺基)丙基三乙氧基硅烷(PEIPTES)实现对SiO2前驱体的原位改性,制备新型异构聚酰亚胺/SiO2杂化浆料,利用元素分析、FT-IR、热重分析等对PEIPTES的结构和性能以及新型杂化浆料的结构进行表征与分析.结果表明,杂化浆料中有机相与无机相之间形成化学键.利用该杂化浆料对碳纤维表面进行改性.AFM分析表明,改性后碳纤维表面覆盖一层有纳米级颗粒状突起的物质,增加表面粗糙度,有利于改善复合材料界面性能.复合材料力学性能研究表明,杂化浆料可提高碳纤维/异构聚酰亚胺复合材料的层间剪切强度,当SiO2含量为5wt%时层间剪切强度达到最大值,此时冲击性能和界面耐热性能均有显著提高.     

功能性聚酰亚胺薄膜的研制

通过原位聚合法，将纳米粒子Al2O3引入聚酰亚胺基体中，制备了具有不同Al2O3含量的Al2O3／PI杂化薄膜。研究结果表明：当Al2O3的质量分数小于10％时，杂化薄膜的拉伸强度和电击穿强度与纯薄膜相当；当Al2O3的质量分数为10％时，杂化薄膜的电老化寿命是纯薄膜的3．4倍，失重5％的温度比纯薄膜提高了42％；随着Al2O3质量分数的增加,杂化薄膜的线膨胀系数呈下降趋势。     

POSS 催化剂改性氰酸酯复合材料的性能

通过POSS 催化剂改性氰酸酯树脂,并采用热熔法排布制备了碳纤维/ 中温固化氰酸酯预浸料, 验证了改性氰酸酯的工艺性。同时考察了氰酸酯树脂及其复合材料的性能。结果表明, POSS 催化剂的加入, 降低了氰酸酯的固化温度,同时其使用温度、室温及-18℃的储存性能和复合材料力学性能与改性前相当。     

环氧／纳米SiO2杂化浆料的制备及其对碳纤维复合材料性能的影响

采用溶胶-凝胶技术制备了环氧/纳米SiO2杂化浆料,对杂化浆料膜的结构和性能进行了表征分析,同时研究了该浆料对碳纤维复合材料性能的影响.首先制备了(γ-异氰酸酯基)丙基三乙氧基硅烷接枝的环氧树脂,利用该树脂对纳米SiO2先驱体进行原位改性,制备碳纤维表面环氧/纳米SiO2杂化浆料.采用FT-IR,AFM和综合热分析仪对纳米SiO2先驱体的原位改性结构、浆料膜的显微形态和相态及其热性能进行分析,成功制备了环氧/纳米SiO2杂化浆料,SiO2以纳米尺度均匀地分布于杂化浆料膜中,纳米SiO2的引入使杂化浆料膜的热性能得到了提高.采用该杂化浆料对碳纤维表面进行改性,复合材料力学性能研究表明,杂化浆料可同时提高复合材料的层间剪切强度和冲击性能.     

三乙烯四胺改性碳纳米管对环氧树脂力学性能的影响

采用三乙烯四胺(TETA)对多壁碳纳米管(MWNT)改性,红外光谱表明MWNT表面成功接枝氨基基团,拉曼光谱表明胺化过程并未改变MWNT本身的石墨结构.用胺化前后的MWNT与环氧树脂(EP)复合,研究了不同含量MWNT对复合材料力学性能的影响.结果表明胺化碳纳米管对EP有较好的增强增韧作用,添加量为0.75%(质量分数)时可以使复合材料的抗拉强度提高70%,冲击强度提高61%.复合材料断面场发射扫描电镜照片(FESEM)表明胺化MWNT在基体中分散性提高,并且与基体的相容性增强,提高了材料力学性能.     

原子氧对Kapton／Al薄膜性能影响研究

模拟空间环境下原子氧辐照条件,通过采用固定的原子氧束流密度进行不同时间辐照试验,研究了温控涂层材料Kapton/Al薄膜的质量损失、光学性能、表面形貌和表面粗糙度的演化规律.试验结果表明,原子氧对材料的剥蚀量与原子氧的作用时间成正比例关系.材料辐照后太阳吸收率发生明显变化,而辐射率几乎不发生变化.辐照后试样表面的粗糙度,是影响太阳吸收率变化主要因素.随着辐照时间的增长,材料表面粗糙度增加,导致太阳吸收率增大.