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多面体低聚倍半硅氧烷POSS(Polyhedral oligomeric Silsesquioxanes)是一类结构简式为(RSiO1.5)n(可以简称为Tn)的有机-无机纳米杂化材料,其特殊的笼型结构使其具有良好的改性效果。本文主要研究多羟基POSS中间体(或称结构单元)的制备工艺及其膜材料与纳米压痕、纳米划痕性能的相关性。在此基础上,研究了多羟基POSS杂化膜在金属防腐方面及改性环氧树脂方面的应用。溶胶-凝胶(Sel-gel)法是制备有机/无机杂化材料的主要方法之一,本文利用溶胶-凝胶法制备多羟基POSS中间体。以γ-氨丙基三乙氧基硅烷(γ-APS)与苯基缩水甘油醚(PGE)为原材料,合成出中间体SP1/SP2。在催化剂的作用下,用溶胶-凝胶法进一步将中间体合成为有机/无机杂化纳米结构单元体POSS。对制备出的有机/无机杂化材料纳米结构单元体POSS进行了红外光谱(FTIR)分析、质谱(UV-MALDI-TOF)分析、凝胶渗透色谱(GPC)分析、核磁共振波谱(NMR)分析,验证了产物的分子结构:其内核是由Si-O-Si键构成的六面体笼形结构,每个Si原子连有一个支链,一个结构单元体共连有八个支链,每个支链都带有两个活性基团—羟基。用双酚A型环氧树脂改性多羟基POSS中间体,制备不同厚度的多羟基POSS杂化膜;利用MTS Nano Indenter XP系统对杂化膜进行了纳米压痕、纳米划痕等力学性能的检测,结果表明膜材料的厚度对其硬度和弹性模量有较大的影响,合适的膜厚可以具有较好的膜基结合强度,通过扫描电镜测定( SEM, Hitachi S-570)其厚度为7μm。探讨了环氧树脂改性的多羟基POSS杂化膜在金属防腐方面的应用,电化学腐蚀测试结果表明其具有优良的抗腐蚀能力。以多羟基POSS改性环氧树脂,制作了块体材料。用差示扫描量热法( DSC)测试改性材料的固化剂用量,用热重法检测改性材料的耐热性;用纳米压痕法检测改性材料的硬度、弹性模量;用纳米划痕法检测改性材料的耐磨性。测试结果表明因改性材料的固化体系中引入了Si-O-Si键,提高了材料的耐热性、硬度、弹性模量、耐磨性等机械性能。