纳米杂化材料的形貌及性能.pdfVIP

实 验 合CH成IN橡A胶工SY业NT，H20E1T1IC—09R—U1B5B，E34R 5 IN：3D4U6S～TR35Y1 聚丁二烯／烯丙基异丁基多面体低聚倍半硅氧烷 纳米杂化材料的形貌及性能 廖 明义，范 诚，张晓娟 ，金美花 大连海事大学 交通运输装备与海洋工程学 院 材料科学与工程系 ，辽宁 大连 116026 摘要 ：对采用活性负离子聚合法制得 的聚丁二烯 PB ／烯 丙基异丁基 多面体低聚倍半硅氧烷 A—POSS 纳米杂化材料进行硫化 ，采用 x射线衍射仪、扫描 电子显微镜 、差示扫描量热法 、热重分析 、 动态力学性能分析等手段，研究了A—POSS含量对硫化 PB／A—POSS纳米杂化材料 的微观形貌 、耐热 性能和动态力学性能的影响。结果表 明，当A—POSS质量分数约高于2．00％时，A—POSS在基体 中发 生聚集，形成 A—POSS结晶区；PB中引入少量 A—POSS，可显著提高纳米杂化材料的玻璃化转变温度 。 耐热性能也得到明显提高，同时玻璃化转变区的储能模量 明显升高，且随着A—POSS含量 的增加而升 高，而损耗 因子则有所降低。 关键词 ：聚丁二烯 ；烯丙基异丁基 多面体低聚倍半硅氧烷 ；纳米杂化材料 ；微观形貌 ；耐热性能 ；动态 力学性 能 中图分类号：TQ333．2 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000—1255 2011 05—0346—06 自1946年 Scott等首次制备出多面体低聚倍 分数达到43％时，POSS结晶有类似 “锚固”作用 ， 半硅氧烷 POSS 后，对 POSS的研究从未停止 杂化材料因而显示 出优 良的弹性体行为。Seurer 过，但将 POSS引入聚合物中制备有机／无机纳米 等 还采用茂金属／甲基铝氧烷催化体系制备出 杂化材料则是近 10余年发展起来 的 。POSS单 乙丙热塑性弹性体／POSS杂化材料，且 POSS结 体由于其独特的结构和纳米尺度可以与众多有机 晶的存在明显改变 了弹性体的动态力学性能，如 单体反应 ，真正实现分子水平的纳米杂化 ，明显提 储能模量 E 显著提高、橡胶态平台区得到拓宽 高聚合物的热稳定性 、耐氧化性 、模量 、硬度等 ，因 等 ，这也是因为 POSS以分子水平分散到基体材 此成为当前 国内外研究的热点。聚合物／POSS纳 料中，起到 了物理交联点作用 的缘故。另外， 米杂化材料 的制备方法很多，采用 自由基聚合 Seurer等 还将 POSS引入氟化弹性体 中，使弹 包括常规 自由基聚合 和原子转移 自由基聚 性体 的模量显著升高，橡胶态平 台区域得到拓宽， 合 、配位聚合 、缩聚 和开环易位 等方 并提高了玻璃化转变温度 T 和降解温度。 法 ，很容易实现POSS分子与有机单体的共聚合。 由于负离子聚合能精确控制聚合物的分子结 截至 目前 ，POSS已经被成功 引入到许多聚合物 构 ，因此，目前丁苯橡胶 、顺丁橡胶和苯乙烯 一丁 中，如聚烯烃 、聚苯乙烯 、聚丙烯酸酯 、环 二烯 一苯乙烯嵌段共聚物均采用此法进行工业生 氧树脂 和聚酯 等，但对弹性体／POSS纳米杂 产。但采用负离子聚合法制备聚合物／POSS纳米 化材料的研究还不甚充分。文献 [8—9]介绍 杂化材料 的报道还很少 ，最近 Hirai等 采用负 Coughlin等使用 Grubbs催化剂 RuC1[ CHPh PCy ，]，通过开环易位 的方式将环辛二烯与降 冰片烯基 POSS共聚制备 出无规聚丁二烯 PB ／ 收稿 日期 ：2010—10—20；修订 日期 ：2011—05—21。 作者简介：廖明义 1962一 ，男，博士，教授。已发表论文 POSS纳米杂化材料 。结果表明，POSS 自组装生 100余篇。 成了薄片状结构，并且随着 POSS含量的增加，薄 基金项 目：国家 自然科学基金资助项 目 座机电话号码 ；中央高 片尺寸 由纳米级可增加至微米级；当POSS质量 校基本科研业务费专项资金资助项 目 2009QN049 。 第 5期 廖明义等 ．聚丁二烯 ／烯丙基异丁基多面体低聚倍半硅氧烷纳米杂化材料的形貌及性能 ·347· 离子聚合法制备 了聚苯乙烯 ／POSS和聚甲基丙烯 1．3 分析与测试 酸 甲酯嵌段结构 的共聚物 ，通过 POSS自组装来 XRD分析 采用 13本理学公 司生产 的D／ 控制和形成层状聚集态结构 ，而采用负离子聚合 Max—Uhima+型 XRD仪进 行分析 。试 样厚 法制备 PB／POSS纳米杂化材料首先 由廖 明义 2mm，扫描面平整，扫面角度 5—40。，扫描速率 等 ¨ ”报道 。研究发现 ，POSS的引入 明显增加 5 。 ／min