八(甲基,乙烯基)多面低聚倍半硅氧烷的合成
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第26卷第12期高分子材料科学与工程种子乳液法制备OVPOSS/PS 复合材料及其热性能王文平,揭晓晓,费 明,查文兵,沈 强,江 航(合肥工业大学化学工程学院,安徽合肥230009)摘要:以工业级的乙烯基三甲氧基硅烷为原料,通过硅烷水解法合成出低成本的八乙烯基笼形倍半硅氧烷(OV POSS),并采用种子乳液聚合法成功地制备了OV POSS/聚苯乙烯(PS)复合材料。
采用傅立叶转变红外光谱(FT IR )、核磁共振(1H NM R)和X 射线衍射(XR D)等对OV POSS 和OV POSS/PS 复合材料的化学组成和结构进行了表征。
透射电镜(T EM )观察到O VPO SS/P S 复合粒子微球粒径约为300nm,而且POSS 分子在聚苯乙烯基体中分散性较好。
此外,差示扫描量热仪(DSC)、热失重分析(T GA)测试结果表明,由于POSS 的引入,形成的交联网络结构的OVP OSS/PS 复合材料的初始分解温度比纯PS 的提高了40 、玻璃化转变温度提高14 。
关键词:种子乳液聚合;笼形倍半硅氧烷;聚苯乙烯;热性能中图分类号:T Q 316.33+4 文献标识码:A 文章编号:1000 7555(2010)12 0008 04收稿日期:2009 10 24基金项目:国家自然科学基金资助项目(50673023)通讯联系人:王文平,主要从事复合材料的研究, E mail:w ap@h 近年来,笼形倍半硅氧烷(POSS)[1]的结构特点使其在制备新的聚合物/无机纳米复合材料研究领域应用广泛。
通过物理共混和化学键接法将POSS 分子引入到聚合物基体中,可使聚合物的综合性能得到明显提高[2]。
笔者曾经采用原子转移自由基聚合法(A TRP),以POSS 分子为引发剂引发苯乙烯聚合制备了POSS/PS 复合材料,所得复合材料的T g 提高了10 [3]。
然而目前POSS/聚合物的合成方法都很难用于工业化,因此本文探索采用种子乳液聚合法制备OVPOSS/PS 复合材料。
N-卤胺POSS共聚物改性织物及其抗菌疏水性能作者:孔雀栗志广来源:《丝绸》2022年第11期摘要:文章通過自由基聚合方法将八乙烯基低聚倍半硅氧烷、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸三氟乙酯进行反应制备N-卤胺改性的低聚倍半硅氧烷(POSS)共聚物,并表征其结构性能。
首先采用“浸渍-焙烘”的方法将N-卤胺改性POSS共聚物整理到棉织物表面并对其进行氯化处理,制备了具有抗菌疏水功能的棉织物。
然后对整理前后棉织物的表面形貌、接触角、存储稳定性和抗菌性能进行表征分析,结果表明整理后棉织物的接触角达到134.5°,且在5 min内能够杀死100%的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌,即具有优异的抗菌疏水性能。
此外,对棉织物的断裂强力、透气透湿性能进行测试,结果表明整理后的棉织物具有优异的物理机械性能和透气透湿性能。
最后对织物的耐摩擦和耐皂洗稳定性的测试表明,抗菌疏水棉织物具有良好的机械耐久性和水洗耐久性。
关键词:棉织物;N-卤胺;低聚倍半硅氧烷;疏水;抗菌;自由基聚合中图分类号: TS195.5文献标志码: A文章编号: 1001-7003(2022)11-0026-07引用页码: 111104DOI: 10.3969/j.issn.1001-7003.2022.11.004(篇序)棉织物由于手感柔软、服用性能好、保暖性和透气性优良等特点,已经发展成为人类生活中广泛使用的一类纺织面料,但是由于棉织物极易吸湿的特点,使棉织物容易被水浸湿、沾染污渍,并成为细菌滋生的载体[1-2]。
一旦棉织物表面集聚了细菌等有害微生物将导致疾病传播,危害人体健康。
因此,对棉织物进行疏水抗菌整理是解决这一问题的关键。
疏水表面防止细菌黏附与抗菌基团灭菌相结合的双功能“抑菌-杀菌”的研究方法是近年来实现棉织物自清洁功能整理的发展趋势。
目前大多数研究是将抗菌剂和疏水剂通过物理结合的方式应用到织物整理环节中,但存在牢度差、效果不佳的缺点。
八乙烯基倍半硅氧烷结构式
八乙烯基倍半硅氧烷,又称B1硅胶,是一种高分子材料,具有稳定性、高透明度等特点,应用广泛。
下面将分步骤阐述八乙烯基倍半硅氧烷的结构式和相关内容。
1. 化学式
八乙烯基倍半硅氧烷的化学式为:
(C2H5O)3Si(CH2)3Si(OCH2CH3)2(CH2CH═CH2)2。
其中,红色部分是硅元素,灰色部分是碳元素,白色部分是氧元素,蓝色部分是氢元素。
通过化学式可以看出,八乙烯基倍半硅氧烷的分子中含有大量的乙烯基,这是其重要的特点之一。
2. 结构式
八乙烯基倍半硅氧烷的结构式如下:
从结构式可以清晰地看出八乙烯基倍半硅氧烷的分子结构,它是由硅氧四面体和乙烯基组成的特殊结构。
其中,硅氧四面体中心的硅原子与周围四个氧原子形成稳定的四面体结构,而乙烯基则连接在硅原子周围的两个碳原子上,形成支撑结构。
3. 特性及应用
八乙烯基倍半硅氧烷具有许多良好的特性,如高透明度、稳定性、化学惰性等,因此被广泛应用于许多领域,如电子、建筑、汽车等。
具体应用包括:
① 电子领域:用于制造光纤、液晶显示器、LED封装等。
② 建筑领域:用于制造高透明度的建筑材料,如玻璃幕墙、隔热玻璃等。
③ 汽车领域:用于制造汽车前挡风玻璃、侧窗等。
总之,八乙烯基倍半硅氧烷作为一种高分子材料,具有稳定性、高透明度等特点,应用广泛。
其结构式为:
(C2H5O)3Si(CH2)3Si(OCH2CH3)2(CH2CH═CH2),通过结构式可了解到其分子结构。
乙烯基聚硅氧烷cas号乙烯基聚硅氧烷(CAS号:4253-34-3)是一种非常有价值的聚合物,它具有独特的特性和广泛的应用。
本文将从乙烯基聚硅氧烷的合成、性质、应用等方面进行阐述。
1、乙烯基聚硅氧烷的合成乙烯基聚硅氧烷的合成方法很多,目前主要采用的是水热法、单体聚合法和自由基聚合法。
下面我们将逐一介绍各种方法的特点。
(1) 水热法水热法是通过水热反应制备乙烯基聚硅氧烷的一种方法。
该方法的原理是:将乙烯基三甲氧基硅烷和水在加热的条件下反应生成乙烯基聚硅氧烷。
水热法操作简单,反应温度和时间可以控制,生成的产物纯度高。
(2) 单体聚合法单体聚合法是合成乙烯基聚硅氧烷的主要方法之一。
该方法的原理是:将乙烯基三甲氧基硅烷作为单体,在催化剂的作用下,在惰性溶剂中进行聚合反应,生成线性或交联化的聚硅氧烷。
该方法的优点是反应速度快,反应体系简单,而且反应规模可以从小试验到工业化生产。
(3) 自由基聚合法自由基聚合法是另一种可以制备乙烯基聚硅氧烷的方法。
该方法的主要特点是只需少量的催化剂,反应速度快,同时产物的聚合度也可控制。
值得一提的是,在自由基聚合法中,还可以通过共聚反应制备含有不同官能团的乙烯基聚硅氧烷,从而扩展乙烯基聚硅氧烷的应用范围。
2、乙烯基聚硅氧烷的性质(1) 物理性质:乙烯基聚硅氧烷呈白色或浅黄色粉末状,无臭,无味。
其熔点在250℃以上,等温加热时直到炭化前,乙烯基聚硅氧烷具有一个很大的玻璃化转变温度,在-100℃左右。
(2) 化学性质:乙烯基聚硅氧烷是一种无机/有机复合材料。
它具有一定的亲油性和亲水性,是一种良好的表面活性剂和润滑助剂。
在水中,乙烯基聚硅氧烷有很好的分散能力,可以用于染料、颜料的分散和稳定,同时还有着良好的耐水性,可以用于制造润滑剂和润滑油。
3、乙烯基聚硅氧烷的应用(1) 聚合物材料方面:乙烯基聚硅氧烷可以作为合成高温聚合物的交联剂和阻燃剂,用于制造高温纤维和高温塑料。
此外,它还是一种优良的防水剂和防污剂。
倍半硅氧烷的合成研究进展张利利刘安华*曾幸荣(华南理工大学材料科学与工程学院广州 510640)摘要通过对倍半硅氧烷的合成原料路线、含水及无水反应体系中的催化机理、反应介质等方面的介绍,阐述了倍半硅氧烷的各种合成方法及产物和过程控制,比较了各催化方式的优缺点,分析了倍半硅氧烷在发展过程中存在的一些问题,展望了今后的发展趋势。
关键字倍半硅氧烷合成催化模板剂非水体系Progress in the Synthesis of SilsesquioxanesZhang Lili, Liu Anhua*, Zeng Xingrong(College of Materials Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640)Abstract The synthesis methods of silsesquioxanes were reviewed. Especially the factors such as precursors, solutions and catalytic mechanism in different systems were discussed in detail. The advantage of various catalytic actions were compared. The prospects were also forecasted.Key words Silsesquioxanes, Synthesis, Catalysis, Template reagent, Nonaqueous system以倍半硅氧烷为前驱体进一步形成多臂状或星型高分子,从而得到SiO2为核的无机/有机纳米杂化材料,并在液晶[1]、催化剂[2]、介电材料[3]、发光材料[4]、耐热阻燃材料[5]、生物医药材料[6]等方面获得了应用。
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八(甲基,乙烯基)多面低聚倍半硅氧烷的合成吴蕾【摘要】纳米结构的多面低聚倍半硅氧烷可以较为轻易地通过共聚﹑接枝以及共混掺合到常见的塑料中,从而改变聚合物性质。
八(甲基,乙烯基)多面低聚倍半硅氧烷可通过硅烷水解缩合制得,本文研究了反应的优化条件,通过红外吸收光谱和气质联用对产物进行了表征,讨论了产物组成与反应物投料比的关系。
【关键词】八(甲基,乙烯基)多面低聚倍半硅氧烷,水解,缩合,红外,气质联用安徽中医药高等专科学校药学系,安徽芜湖,241000多面低聚倍半硅氧烷(POSS)一般为无色的晶体物质,它为纳米结构,其顶点连有一个或者多个共价的易反应的功能取代基,这些功能基团可以进行聚合﹑接枝﹑表面键合等。
所以纳米结构的POSS可以较为轻易地通过共聚﹑接枝以及共混掺合到常见的塑料中,从而改变聚合物性质,包括玻璃化转变温度(Tg)的增高﹑抗氧化性的提高﹑表面硬化度的增大﹑气体的渗透性﹑熔体张度或者模量增加等,也可提高聚合物机械性能和降低其可燃性。
尤为可贵的是材料的拉伸性能基本不变,而其它的纳米材料的拉伸性能一般是下降的。
另外,POSS单体通过聚合,可以分子水平分散并结合到共聚物中,无相分离发生,这是在当前填充技术一个非常引人注目的发现。
POSS的纳米结构在催化载体和生物制药等方面均有着广泛的应用前景。
在POSS中,以笼形六面体(T8)研究的最多,而含有8个相同取代基的T8与其它的相比有着最高的熔点和最低的挥发性,是制备复合材料的重点。
如果八个取代基都是功能基团,给其进一步功能化带来困难;如果八个取代基中没有功能基团,则无法和其他物质反应制备分子型杂化材料,所以我们考虑制备既含功能基团又含一般烷基的POSS。
合成它的方法较多,本文采用了三官能团硅烷水解缩合来制备,这种方法简单易行,采取的反应条件温和,对环境没有污染。
1 实验1.1 主要试剂及仪器甲基三乙氧基硅烷:杭州金石化工有限公司;乙烯基三乙氧基硅烷:杭州金石化工有限公司;无水乙醇:宿州化学试剂厂,分析纯;盐酸:南京化学试剂一厂,分析纯。
傅立叶红外光谱仪:美国Nexus公司;气质联用GC/MS:由Saturn2200质谱和GC3800气相色谱组成,美国Vavian公司。
1.2 八(甲基,乙烯基)多面低聚倍半硅氧烷的制备Synthesis of Octa(methyl,vinyl) Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane(POSS)Wu leiDepartment of pharmacy,anhui college of traditional chinese medicine,Wuhu City, Anhui Province 241000,China Abstract: Nanostructured poss can more easily through graft copolymerization, blending and mixing to common plastic, thus changing the polymer properties. Octa(methyl,vinyl) Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane can be prepared by the hydrolysis and condensation of silane.The optimum preparation conditions are obtained.The product was characterized by FTIR spectra,while the composition of the product obtained was determined from the data of GC/MS.The relationship between the ratio of the initial reactants and the composition of the product was investigated.Key words: Octa(methyl,vinyl) Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane, hydrolysis, condensation, FTIR, GC/MS表1 不同投料比对产率的影响反应物mol比甲基三乙氧基硅烷(ml)乙烯基三乙氧基硅烷(ml)无水乙醇(ml)时间(h)PH温度(℃)蒸馏水(ml)产率(%)1 : 79.957398723603092 : 69.9531.39872360308.53 : 519.934.89872360308.34 : 419.920.89872360309.45 : 333.120.898723603010.56 : 229.810.498723603012.67 : 169.610.49872360308CH3Si(O Et3)+CH2=CHSi(O Et3)+H2OHClCH3CH2O HSiOO SiOSi O SiSiOO SiOSi O SiOOOORRRRRRRRR=CH3或CH2=CH图1. 合成方程式在250ml的圆底烧瓶中加入98ml无水乙醇,19.9ml(0.1mol)甲基三乙氧基硅烷,20.8ml(0.1mol)乙烯基三乙氧基硅烷,30ml蒸馏水,0.5ml盐酸,在60℃下反应72小时,用油膜抽滤得白色粉末,放入真空干燥箱干燥。
2结果与讨论2.1 两种反应物不同投料比对产率的影响设计了7个反应体系,如表1所示:从表1可见,随着反应配比中甲基三乙氧基硅烷摩尔含量的增加,生成T8的速率加快,反应产率增加。
2.2 加入水量对产率的影响一般来说,硅氧烷的水解过程对水量的多少比较敏感,我们加入不同量的水探求加入水的多少对反应的影响,做了一组平行实验,配比如下2所示:水在体系中不仅充当反应物还会和反应生成的中间产物以氢键的作用相结合,从而降低产物生成的活化能垒,达到提高反应速率的作用。
所以对于反应体系来说,适当过量的水有提高反应速率的作用。
因此,随着水量的增加,产率逐渐升高,但是当水量大量过量时,生成产物的产率反而降低,这主要由于水解生成了大量的交联结构,阻碍了产物的生成。
2.3 酸度对产率的影响反应过程中盐酸的加入量直接影响反应体系的PH值,由于盐酸在反应的过程中充当催化剂的作用,所以对产物的产率会有很大的影响,因此我们做了一组平行实验。
投料配比如表3所示:设计不同的酸度,发现随着酸度的增大,刚开始反应的产率有明显的增加。
但增加的幅度在减小。
后来随着酸度的增加,产率随之减小。
而酸度太大时,反应出现了凝胶导致得不到产物。
所以存在一个比较理想的酸度范围使得产物的产率达到最高。
2.4反应时间对产率的影响表2 水对产率的影响蒸馏水(ml)温度(℃)甲基三乙氧基硅烷(ml)乙烯基三乙氧基硅烷(ml)无水乙醇(ml)时间(h)PH产率(%)96019.920.898723 5.5 136019.920.898723 5.8 196019.920.898723 6.8 256019.920.8987237.5 306019.920.8987239.4 356019.920.8987238.6 506019.920.898723 6.8表 3酸度对产率的影响PH 温度(℃)甲基三乙氧基硅烷(ml)乙烯基三乙氧基硅烷(ml)蒸馏水(ml)无水乙醇(ml)时间(h)产率(%)16019.920.8309872 4.5 26019.920.83098728.8 36019.920.83098729.4 46019.920.8309872 3.8 56019.920.8309872 2.0根据不同的反应时间,设计了一组实验。
投料配比如表4所示:表4 反应时间对产率的影响时间(h)温度(℃)甲基三乙氧基硅烷(ml)乙烯基三乙氧基硅烷(ml)蒸馏水(ml)无水乙醇(ml)PH产率(%)246019.920.830983 5.8 486019.920.8309837.9 726019.920.8309839.4 966019.920.8309839.4 1206019.920.8309839.4由表4可知,随着反应时间增加,产率逐渐增加,反应逐渐达到平衡,继续增加反应时间,产率未有再增加,显示反应水解缩合是一个动态平衡过程。
由此,我们可以认为平衡时最大的转化率为9.4%。
2.5反应温度对产率的影响由于合成的过程是水解缩和的过程,而温度直接影响反应的过程。
为了弄清温度对实验过程的影响,我们在其他实验条件一致的前提下做了一系列不同温度的平行实验,比较产率和反应温度之间的关系。
具体反应配比如下表所示:表5 反应温度对产率的影响温度(℃)甲基三乙氧基硅烷(ml)乙烯基三乙氧基硅烷(ml)蒸馏水(ml)无水乙醇(ml)时间(h)PH产率(%)2019.920.830987230.9 3019.920.83098723 1.4 4019.920.83098723 2.7 5019.920.83098723 5.5 6019.920.830987239.4 7019.920.830987239.4从表5可知,当反应温度较低时,反应3天后,产率仍很低,说明反应仍未达到平衡状态,随着温度的升高,平衡时间缩短,产率较高,继续升高温度,产率基本不变。
说明反应体系已经处于平衡状态,这时产率为9.4%。
而温度过高,硅氧烷容易在高温下重排,反而使产率下降。
2.6 八(甲基,乙烯基)多面低聚倍半硅氧烷的结构表征图2从上到下依次为八(甲基,乙烯基)POSS,八甲基POSS,八乙烯基POSS的红外吸收光谱图, IR:ν=3040(CH2=CH-),2972(CH3),1605(C=C),1270(Si-C),1110(Si-O-Si)cm-1。
为了确定不同投料比时各组分的含量,将样品做了气质联用。
35003000250020001500100050034165八乙烯基POSS八甲基POSS标题化合物13851275177751112972Wavenumber(cm-1)图2 标题化合物红外吸收光谱1.52.0 2.53.0 3.5-112345678MCountsTime(min)图3 投料比 1:1气相色谱图由色谱图看出,1:1投料一共出现了9个检出峰,并且由质谱图可得知其分子量与理论上的536、548、560、572、584、596、608、620、632吻合的较好,根据积分面积得出各组分含量。
表6九种组分的含量乙烯基个数012345678含量 3.2%5.5%9.7%16.9%23.5%22.6%12.4% 4.5%1.6%2.0 2.2 2.4 2.6 2.83.05101520MCountsTime(min)从表6看出,九种组分中4个甲基,4个乙烯基的POSS含量最多,这和两种原料投料比是1:1有关。