EA/POSS纳米复合材料的相容性及热稳定性

采用紫外光固化技术,通过机械共混的方法制备了甲基-多面体齐聚倍半硅氧烷(甲基-POSS)质量分数分别为1%,5%,10%,15%的环氧丙烯酸酯(EA)/POSS纳米复合材料.通过X射线衍射、扫描电子显微镜、EDS能谱分析及热重分析对环氧丙烯酸酯(EA)/POSS纳米复合材料进行研究.结果表明,在甲基-POSS质量分数较高时,EA/POSS纳米复合材料中存在甲基-POSS晶体,说明杂化材料中存在相分离.甲基-POSS在聚合物中以分子或团聚体的形式存在,并且随着POSS质量分数的增加,团聚体尺寸及数量都逐渐增多.甲基-POSS单体提高了复合材料的热稳定性,并且POSS的加入并没有影响聚合物的热降解机理.     

氰酸酯/八(γ-氯丙基)倍半硅氧烷杂化树脂固化动力学研究

采用非等温差示扫描量热法测试了不同升温速率下氰酸酯/八(γ-氯丙基)倍半硅氧烷(POSS)杂化树脂的固化过程。运用Kissinger法和Flynn-Wall-Ozawa法对杂化树脂固化反应活化能进行了计算,两种不同模型计算的活化能分别为88.57kJ/mol和89.01kJ/mol。含POSS的杂化树脂固化反应级数n=0.904,频率因子A=4.064×107S-1。     

POSS功能化镧系稀土配合物杂化材料的制备与表征

选用三羟基多面体低聚倍半硅氧烷（POSS-OH）为基质,三乙氧基硅基丙基异氰酸酯（TEPIC）为偶联剂,通过化学键合的方法将POSS与β-二酮类有机配体乙酰丙酮相结合,再以配位的形式引入稀土铽离子,制备了一种新型POSS功能化的稀土有机-无机杂化材料Tb（POSS-ACAC）₃。利用红外光谱和紫外光谱确定了Tb（POSS-ACAC）₃的结构,并通过与稀土小分子配合物Tb（ACAC）₃的热重分析对比发现,POSS基团的引入能够提高材料的热稳定性。进一步对材料的荧光性能进行分析,结果表明,Tb（POSS-ACAC）₃的发光纯度和荧光强度较纯配合物都有明显提高,同时解决了荧光淬灭问题。     

聚(间二乙炔基苯-甲基氢硅烷)/含乙炔基苯并噁嗪树脂共混体系固化行为及其耐热性能研究

聚（间二乙炔基苯-甲基氢硅烷）（PSA）和含乙炔基苯并噁嗪树脂（A-PBZ）在热作用下均能够聚合形成交联网状结构。研究了PSA/A-PBZ共混树脂（SB）的固化行为。通过红外光谱（FT-IR）、旋转流变仪和差示扫描量热仪（DSC）研究了PSA/A-PBZ质量比为5：2时共混树脂（SB-2）的固化特性,利用动态DSC分析,根据Kissinger方法和Ozawa方法计算得出SB-2共混树脂固化反应的表观活化能分别为108.4 kJ/mol、111.1 kJ/mol,反应级数分别为0.93和0.95,固化反应遵循一级反应机理。同时还对SB共混树脂体系的耐热性能进行了探究,热重分析（TGA）结果表明：在氮气和空气氛围下,SB共混树脂固化物失重5%的温度（T_d5）和1 000℃时的质量保留率均随着A-PBZ树脂加入量的增加而减小,但SB共混树脂仍然表现出优异的耐热性能。     

八取代二茂铁的笼型八聚（二甲基硅氧基）倍半硅氧烷的合成

以笼型八聚（二甲基硅氧基）倍半硅氧烷（POSS1）为原料,在Karstedt催化剂的催化作用下,通过硅氢加成与乙烯基二茂铁反应,合成了八取代二茂铁的笼型八聚（二甲基硅氧基）倍半硅氧烷（POSS2）,并用红外光谱FT-IR,核磁¹H-NMR, ²⁹Si-NMR对其结构进行了表征和确认。     

聚对苯二甲酸丁二醇酯的热重分析

用热重分析法（TGA）探讨聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）热降解的动力学,揭示了PBT的热稳定性、热解反应级数和热解活化能。以高纯度氮气为载气,在不同载气流量、不同升温速率下对PBT进行降解,通过失重曲线和微商曲线分析其结构的稳定性,建立反应动力学方程。结果表明：PBT作为工程塑料在高温下有较好的稳定性,在N2中降解过程为一阶失重,流量对降解几乎没有影响;增大升温速率,分解的起始温度、失重平衡温度和最大失重率温度均呈增加趋势。PBT的热解可分为两个阶段,降解前期,即失重率在25％～50％之前,可视为零级反应,其平均活化能为261．3kJ／mol,降解反应的中后期直至完全降解,可视为一级反应,其平均活化能为186．7kJ／mol。升温速率对两段降解的温度区间划分有影响,随着升温速率增加,零级反应温度范围逐渐扩大。     

POSS和PS/POSS共聚物的合成及表征

通过“顶角 戴帽”法合成了一种带双键的单官能团笼型倍半硅氧烷纳米粒子（POSS）,对其结构进行了表征;再利用双键可反应的化学特性,用自由基聚合制备出聚苯乙烯(PS)/POSS共聚物,研究了共聚物的结构、热性能及POSS纳米粒子在PS基体中的分散情况。实验结果表明, POSS粒子容易自组装成直径6～8nm的纳米微球,这些微球均匀分散在PS基体中;POSS纳米粒子的加入阻碍了PS的链段运动,从而使得PS/POSS共聚物的玻璃化温度比纯PS提高了10℃以上。     

一种POSS掺杂改性聚氨酯水性分散体乳液的制备和性能研究

本文采用化学方法制备了一种多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）掺杂改性的聚氨酯水性分散体乳液,并采用投射电镜、扫描电镜、粒径分析、热失重、紫外-可见光吸收和涂膜力学性能等测试手段对该POSS掺杂聚氨酯分散体及其涂膜的微观结构、热、光和力学等性能进行表征和研究。实验结果表明,该乳液具有良好的室温贮存稳定性能（>3月）,POSS与水性聚氨酯分散体具有良好的相容性和协同增强效应。POSS的掺杂改性不仅能够提高聚氨酯涂膜的耐热性能,显著提高水性聚氨酯涂膜的硬度和耐水性,同时该掺杂聚氨酯涂膜还具有优异的抗紫外光能力。     

PVC的热失重和热解动力学

热重法对PVC树脂的热解研究表明，热解过程可分为3个阶段，250～350℃为第一失重阶段、350～400℃为稳定阶段、400～550℃为第二失重阶段；升温速率对热解有较显著的影响，随升温速率的增加，Tb、Tf和Tm随之提高，但各阶段的失重率并不改变；气氛对热解有重要的影响，在含氧气氛中总失重约为100%，而氢气中的总失重最低。热解动力学研究表明，PVC的热解为一级反应过程，3个阶段的热解活化能受气氛影响稍有差异，分别为170～200kJ／mol、10～20kJ／mol和50～80kJ／mol，各阶段活化能的较大幅度变化说明各阶段热解反应机理是不同的。     

基于热重-红外联用技术的狼尾草热解过程分析

通过热重-红外联用技术在线分析研究了狼尾草在慢速升温条件下的热裂解行为和机理。结果表明,狼尾草的热分解主要发生在220～500℃,500℃以后热失重非常缓慢,在此温度下固体残留物的质量分数为5.33%。在线红外分析表明狼尾草热解产物主要有CO、CO2、烷烃、醛类、酸类等物质。根据热重曲线和红外谱图,将热解过程分阶段进行了热解动力学的研究,狼尾草热解3个阶段的活化能分别为301.51、88.39和330.58 kJ/mol。     

含氰基和乙炔基苯并噁嗪树脂的固化行为及性能研究

以4-氨基苯氧邻苯二甲腈（BZN）、间氨基苯乙炔（APA）和多聚甲醛为原料制备了含氰基和乙炔基的苯并噁嗪树脂（BZ-BPA）。利用差示扫描量热法（DSC）、傅里叶变换红外光谱法（F T-IR）、热重分析法（TGA）分析了BZ-BPA的固化行为,得到：BZ-BPA在固化反应过程中存在两个放热峰（225℃和274℃）;在氮气氛围下,BZ-BPA固化物热失重5%的温度（T _d5）为502.6℃,800℃时质量残留率为79.8%;在空气氛围下,T _d5为506.0℃,800℃时质量残留率为29.6%。采用Kissinger法计算得到两个固化反应的表观活化能（E）：E₁=228.31 kJ/mol,E₂=87.97 kJ/mol;由Ozawa法计算得到：E₁=225.98 kJ/mol,E₂=92.26 kJ/mol;固化反应接近一级反应。考察了石英纤维增强的BZ-BPA复合材料（QF/BZ-BPA）的力学性能和耐热性能,结果显示：QF/BZ-BPA的玻璃化转变温度（T_g）为476℃;在常温下其弯曲强度为764.2 MPa,层间剪切强度为57.3 MPa;在400℃热处理2 h后,其弯曲强度为614.5 MPa,层间剪切强度为38.1 MPa;400℃热处理10 h后,其质量损失仅为2.4%。以上结果表明BZ-BPA复合材料具有优异的力学性能和耐热性能。     

含氰基和乙炔基苯并噁嗪树脂的固化行为及性能研究

以4-氨基苯氧邻苯二甲腈（BZN）、间氨基苯乙炔（APA）和多聚甲醛为原料制备了含氰基和乙炔基的苯并噁嗪树脂（BZ-BPA）。利用差示扫描量热法（DSC）、傅里叶变换红外光谱法（F T-IR）、热重分析法（TGA）分析了BZ-BPA的固化行为,得到：BZ-BPA在固化反应过程中存在两个放热峰（225℃和274℃）;在氮气氛围下,BZ-BPA固化物热失重5%的温度（T _d5）为502.6℃,800℃时质量残留率为79.8%;在空气氛围下,T _d5为506.0℃,800℃时质量残留率为29.6%。采用Kissinger法计算得到两个固化反应的表观活化能（E）：E₁=228.31 kJ/mol,E₂=87.97 kJ/mol;由Ozawa法计算得到：E₁=225.98 kJ/mol,E₂=92.26 kJ/mol;固化反应接近一级反应。考察了石英纤维增强的BZ-BPA复合材料（QF/BZ-BPA）的力学性能和耐热性能,结果显示：QF/BZ-BPA的玻璃化转变温度（T_g）为476℃;在常温下其弯曲强度为764.2 MPa,层间剪切强度为57.3 MPa;在400℃热处理2 h后,其弯曲强度为614.5 MPa,层间剪切强度为38.1 MPa;400℃热处理10 h后,其质量损失仅为2.4%。以上结果表明BZ-BPA复合材料具有优异的力学性能和耐热性能。     

环氧/聚有机硅倍半氧烷杂化材料的制备及性能

为改进目前环氧LED封装材料柔性差、有机硅改性环氧树脂需要高温固化等缺点,采用紫外(UV)固化技术,将环氧树脂与含环氧基团聚有机硅倍半氧烷交联杂化,制备了环氧/聚有机硅倍半氧烷杂化膜材料,并通过13 C-NMR、29 Si-NMR、SEM、FTIR、TGA和UV-vis等研究了UV固化对环氧/聚有机硅倍半氧烷杂化膜材料的结构及性能的影响。结果表明,聚有机硅倍半氧烷与环氧树脂在紫外固化过程中,快速原位杂化形成环氧/聚有机硅倍半氧烷杂化膜材料,没有相分离,获得的环氧/聚有机硅倍半氧烷杂化膜材料具有透过率高、耐高温、耐紫外、附着力好等特点,可用于LED封装材料、电子封装材料等光电领域。     

蓖麻油基聚氨酯树脂的热降解行为研究

利用热重分析仪(TGA)、热重分析-傅里叶变换红外光谱仪(TG-FTIR)及热裂解气相色谱/质谱(PY-GC/MS)联用仪等对蓖麻油基聚氨酯树脂的热降解过程进行测试与表征,采用不同的非等温动力学方法计算树脂的热降解动力学参数,推断树脂的热降解机理。结果表明:蓖麻油基聚氨酯树脂在285 ℃开始降解(质量损失5%),在450 ℃左右基本降解完全(质量损失95%)。其热降解过程(以升温速率为10 ℃/min为例)分为3个阶段:第一阶段发生285.23~345.25 ℃,其质量损失了60%,主要为树脂氨基甲酸酯键的断裂及部分酯基分解为CO₂;第二阶段为345.25~389.17 ℃,质量损失了20%;主要为氨基甲酸酯链段降解为胺类、CO₂及含有CH₃或-CH₂-的小分子有机物;第三阶段为389.17~450.00 ℃,质量损失了20%,主要为小分子有机物进一步降解为CO₂和含N易挥发性气体。其降解机理可能有2种途径:第一种是主键氨基甲酸酯结构中酯基-O-左侧碳氧键断裂,形成异氰酸酯和醇,异氰酸酯部分裂解为胺类、二氧化碳等,而醇部分则脱水生成醛或者合成烯烃、烯酸类物质;第二种是氨基甲酸酯结构中-O-右侧碳氧键断裂生成氨基甲酸和醇类,氨基甲酸部分断裂生成伯胺和二氧化碳,醇部分裂解为醛和烯烃等。     

热重法研究聚苯硫醚滤料的热稳定性

为了研究聚苯硫醚(简称PPS)滤料的热稳定性,采用非等温热重法分析了2种PPS滤料的热降解动力学行为,用Flynn-Wall-Ozawa模型计算了PPS滤料在N2气氛中的热降解反应活化能E,并对PPS滤料的热稳定性进行了探讨.结果发现,N3试样的热分解初始温度高于B1试样,在升温速率为5K/min时,N3试样失重初始温度比B1试样高12℃;在整个升温过程中,N3试样的失重率为5240%,B1试样的失重率为5367%,N3试样的失重率比B1试样低;同时,计算所得N3试样平均热解活化能比B1试样大55kJ/mol,可知N3试样的热稳定性较B1试样更好,动力学分析可作为滤料热稳定性评价的重要方法.     

氮气气氛下玉米淀粉热分解动力学参数

为确定玉米淀粉热分解反应的化学动力学参数,在氮气气氛下以5,10,15℃/min升温速率对其进行了热重分析.结果表明:玉米淀粉受热过程可分为3个阶段;升温速率不同,各阶段的起始与终止温度存在差异;阶段Ⅰ起始温度为25℃,终止温度为125~146℃,阶段Ⅱ起始温度为266~274℃,终止温度为341~373℃,阶段Ⅲ的开始温度为342~378℃,终止温度为427~520℃;在阶段Ⅱ中玉米淀粉的热分解较为明显,反应的活化能为324.3~355.9 kJ/mol,反应级数为1.6~2.1;动力学参数计算的淀粉失重预测值与实验值一致性较好.     

超支化环氧树脂增韧增强双酚A型环氧树脂

采用一步法合成的低粘度液体型超支化环氧树脂HTDE-2增韧增强双酚A型环氧树脂．研究了HTDE-2含量对HTDE-2／双酚A型环氧杂化树脂力学性能和热学性能的影响．利用红外光谱、扫描电镜、热分析、动态力学分析和分子模拟技术讨论了超支化环氧树脂的结构、杂化树脂的性能和原位增韧增强机理．结果显示：杂化树脂的机械性能随超支化环氧树脂含量的增加先增加后下降，具有最大值；当HTDE-2的含量为9％左右时，杂化树脂的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度和断裂韧性分别提高20．7％，14．2％，208．8％和74．9％，综合性能最好，但玻璃化转变温度和热分解温度有所下降．     

高耐热环氧树脂杂化体系研究

线性异氰酸根封端的聚氨酯酰亚胺(PUI)结合了聚氨酯和聚酰亚胺的优点,由聚氨酯预聚物和均苯四甲酸二酐直接合成.将笼型倍半硅氧烷(POSS)和PUI一同加入到环氧树脂(EP)中制备了一系列EP/PUI/POSS有机-无机纳米复合材料,以提高材料的耐热性和强度.使用TGA、DMA等方法对材料进行了研究,结果表明其热稳定性和力学性能都有显著提高.     

木粉、废旧橡胶和高密度聚乙烯复合材料的 热解动力学特性

将木粉、高密度聚乙烯(HDPE)与不同含量的废旧橡胶粉复合制备木橡塑复合材料,采用热重分析法(TGA)研究各组分材料及复合材料的热解动力学特性,并引入Flynn-Wall-Ozawa模型量化了组分及复合材料的表观活化能。结果表明:木粉、HDPE、废旧橡胶粉复合材料(WRPC)的热解出现两个显著的失重区(230～380 ℃和430～580 ℃),分别对应木粉/废旧橡胶和HDPE的热降解。木粉、废旧橡胶和HDPE热解过程平均活化能值分别为179.2、243.8和246.8 kJ/mol,WPC(木粉、HDPE复合材料)平均活化能为239.3 kJ/mol,WRPC活化能值较WPC低(200.3～208.4 kJ/mol)。活化能的变化表明木、橡、塑3种原料在复合材料的热解过程中具有协同效应,而废旧橡胶的掺入对复合材料的热降解特性发挥了显著的调控作用。