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多面体低聚倍半硅氧烷杂化膜的改性研究

作　者: 孙景峰
导　师: 袁福龙
学　校: 黑龙江大学
专　业: 无机化学
关键词: 有机-无机纳米杂化材料倍半硅氧烷溶胶-凝胶法
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

多面体低聚倍半硅氧烷(Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes,POSS),是一类结构简式为(RSiO1.5)n的化合物,可作为结构单元,组装制备不同特殊结构的杂化材料。这类材料由于在结构陶瓷、纳米催化、硬质涂料、膜分离以及医学材料等方面具有潜在应用前景而受到广泛关注,且其制备方法灵活,便于分子“裁剪”,实行分子设计,因而具有广阔的应用与开发前景。本文采用溶胶-凝胶法制备了正硅酸四乙酯(TEOS)改性的乙烯基三甲氧基硅烷(VMS)、γ-环氧丙基醚丙基三甲氧基硅烷(GPMS)和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPMS)倍半硅氧烷有机-无机杂化材料。凝胶渗透色谱(GPC)分析其分子量,确定了最佳反应条件。用浸渍法使其在玻璃基体上成膜。通过红外光谱对其进行表征。用扫描探针电镜研究了膜的形貌,扫描电镜测试膜厚,并通过紫外-可见-近红外分光光度计研究了膜材料的光学性能,通过热力学性能测试对杂化膜的热力学性能进行了研究。最后通过MTS Nano-Indenter XP纳米压痕仪,用压痕法测试了有机-无机杂化膜的硬度和杨式模量,掺入ZrO2后有机-无机杂化膜的弹性模量和硬度均较纯杂化膜有所提高。制得的材料具有纳米级倍半硅氧烷结构,有良好的透光性及热稳定性。对掺入无机组分的POSS杂化膜进行了抗热震性能测试。结果表明,掺入无机组分对杂化膜性能抗热震性能有较大影响。掺入无机组分Na2O、MgO、CaO、SiO2、ZrO2的POSS杂化膜抗热震性能最佳。

全文目录

中文摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-19
  1.1 有机-无机纳米杂化材料  9-11
    1.1.1 有机-无机杂化材料  9-10
    1.1.2 有机-无机纳米杂化材料  10-11
  1.2 倍半硅氧烷的特性及研究进展  11-17
    1.2.1 倍半硅氧烷  11-13
    1.2.2 倍半硅氧烷的特点及应用前景  13-15
    1.2.3 国外该领域的研究现状  15-17
    1.2.4 国内该领域的研究现状  17
  1.3 研究内容  17-19
第2章材料的制备与表征  19-31
  2.1 实验主要药品及仪器  19-20
    2.1.1 实验药品  19
    2.1.2 实验仪器  19-20
  2.2 中间体的制备原理及合成过程  20-24
    2.2.1 溶胶-凝胶法  20-21
    2.2.2 中间体的制备  21-24
  2.3 合成中间体的影响因素  24-25
    2.3.1 反应物的影响  24
    2.3.2 催化剂的影响  24
    2.3.3 温度的影响  24
    2.3.4 反应时间的影响  24-25
  2.4 中间体制备条件的正交实验分析  25-26
  2.5 中间体的交联固化  26-27
  2.6 红外光谱分析  27-30
    2.6.1 KH-560 材料交联前后 FTIR 光谱对比分析  27-28
    2.6.2 KH-570 材料交联前后的 FTIR 光谱对比分析  28-29
    2.6.3 YGO 材料交联前后的 FTIR 光谱对比分析  29-30
  2.7 本章小结  30-31
第3章材料性能的测试与分析  31-39
  3.1 POSS 杂化膜纳米力学性能  31-36
    3.1.1 纳米力学性能测试  32
    3.1.2 无机组分含量对纳米力学性能影响  32-36
  3.2 热学性能  36-37
  3.3 光学性能  37-38
  3.4 本章小结  38-39
第4章杂化膜表面形貌及抗热震性能  39-46
  4.1 杂化膜表面形貌  39-41
  4.2 抗热震性  41-45
    4.2.1 抗热震性能测试方法  42
    4.2.2 无机组分对抗热震性影响  42-45
  4.3 本章小结  45-46
结论  46-47
参考文献  47-54
致谢  54

多面体低聚倍半硅氧烷杂化膜的改性研究

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