有机硅材料的合成与应用研究

・４４・　材料导报　２００６年４月第２Ｏ卷第４期　

光固化有机硅材料研究进展　

刘长利，吴文健，张学骜，满亚辉　

（国防科技大学航天与材料工程学院，长沙４１００７３）　

摘要　光固化有机硅材料由于兼具有机硅材料优异性能及光固化技术高效、节能的特点而得到广泛应用。综述　

了目前光敏性聚硅氧烷的主要种类及其制备方法，介绍了光固化有机硅材料的应用现状，并对其研究方向进行了展望。　

关键词　光固化有机硅聚硅氧烷丙烯酸酯　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　Ｐｈｏｔｏｃｕｒａｂｌｅ　Ｓｉｌｉｃｏｎｅ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　

ＬＩＵ　Ｃｈａｎｇｌｉ，ＷＵ　Ｗｅｎｊｉａｎ，ＺＨＡＮＧ　Ｘｕｅａｏ，ＭＡＮ　Ｙａｈｕｉ　

（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ａｅｒｏｓｐａｃｅ　ａｎｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｕｎｉｖ．ｏｆ　Ｄｅｆｅｎｓｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４１００７３）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｐｈｏｔｏｃｕｒａｂｌｅ　ｓｉｌｉｃｏｎｅ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ｓｉｎｃｅ　ｉｔ　ｃｏｍｂｉｎｅｓ　ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｐｏｌ—　

ｙｓｉｌｏｘａｎｅ　ａｎｄ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｐｈｏｔｏｃｕｒｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｈｉｇｈ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ａｎｄ　ｌｏｗ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ．Ｉｎ　

ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｓｅｖｅｒａｌ　ｍａｉｎ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｐｈｏｔｏｃｕｒａｂｌｅ　ｐｏｌｙｓｉｌｏｘａｎｅｓ　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｒｅ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａ－　

ｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｈｏｔｏｃｕｒａｂｌｅ　ｐｏｌｙｓｉｌｏｘａｎｅｓ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｂｒｉｅｆｌｙ．Ｔｈｅ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ　ａｎｄ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ａｒｅ　ａｌｓｏ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．　

产品・应用　啸机・ｌ竹斟，２０１３，２７（６）：４５１～４５６　ＳＩＬＩＣＯＮＥ　ＭＡＴＥＲＩＡＬ　

有机硅材料在航天工业的应用　

赵云峰　

（航天材料及工艺研究所，北京１０００７６）　

摘要：介绍了有机硅材料（包括硅橡胶、硅树脂、硅脂等）在航天工业的应用现状。　关键词：有机硅，硅橡胶，硅树脂，涂料，胶黏剂，密封剂，航天　中图分类号：ＴＱ２１９　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—４３６９（２０１３）０６—０４５１—０６　

“一代材料、一代装备”，新材料是航天科　

技发展的重要物资基础，一代新型航天产品的诞　

生往往建立在一大批先进新型材料研制成功的基　

础上，同时也可带动许多新材料项目的快速启动　

和应用。新中国成立以来，以两弹一星为代表的　

航天产品的研制曾经带动促进了我国许多关键新　

材料项目的启动和开展。改革开放以来，随着我　

国国民经济的迅速发展和经济实力的增强，载人　

航天、嫦娥工程、北斗导航系统等重点工程的开　

展需要众多新材料的支撑，也带动了我国许多关　

键新材料研制取得突破。有机硅材料具有许多特　

殊的性能，是我国航天工业赖以支撑的重要配套　

材料，主要包括硅橡胶、硅树脂、硅脂等。　

１　硅橡胶在航天工业的应用　

作为理想的密封及阻尼材料，硅橡胶的应用　

非常普遍。我国航天工业建立伊始，开展了大量　

硅橡胶材料的研制攻关工作。在航天工业领域应　

用的硅橡胶主要有胶粘剂及密封剂、密封材料、　

阻尼材料、导热及导电材料、泡沫材料等¨Ｉ４　。　

１．１胶黏剂及密封剂的应用　

航天飞行器在高速飞行过程中与空气摩擦产　

生高温，因此航天飞行器的结构壳体表面均带有　

非金属防热层。由于防热材料与结构材料线膨胀　

系数的差异，不允许高温高压下在结构壳体表面　

成型防热层，必须采用胶黏剂粘接的方式连接结　

构壳体与防热层。再入飞行器需要承受一系列特　

殊的环境条件，结构壳体与防热层的连接通常采　

用三种结构，即刚性、半刚性和柔性，以适应不　

同的需要。如，卫星回收舱防热层与壳体的粘接　

技术652018年第4期

【摘要】POSS作为一种新型有机-无机纳米杂化材料，由于其特殊的化

学结构和物理性能越来越受到广泛关注。本文简单介绍了POSS的发展历

史、结构、性质，合成方法及其在有机硅材料中的应用研究。

【关键词】笼型聚倍半硅氧烷；POSS；有机硅材料；材料改性笼型聚倍半硅氧烷（POSS）

及在有机硅材料中的应用研究

漆刚 姜会平 熊婷

尽管POSS在很早就被合成出来了，但直

到21世纪初才被广泛关注，特别是近年来，

相关的报道层出不穷。其中，将POSS引入

到有机硅材料中的研究工作也在不断开展中。

有机硅材料和 POSS同为有机硅化合物，将

POSS引入到有机硅材料中，由于POSS的笼

状结构和纳米效应会对有机硅材料，比如硅树

脂、硅橡胶的热稳定性、流变特性、物理机械

性能等产生重要影响。

1. POSS的发展史

1946年，Scott[1]首次从氯硅烷的水解缩聚反

应产物中分离出了真正意义上的低聚倍半硅氧烷，

简称POSS，分子结构简式为[RSiO1.5]n，硅原子

与氧原子的个数比为1:1.5，因此叫“倍半”硅氧烷。

n一般为6，8，10或者12。通常文献报道最多

是n=8时的六面体笼状结构，简称T8，自POSS

问世以来，各种POSS及其相关衍生物不断被合

成出来（分子结构如图1所示），极大地促进了

POSS物理与化学的发展。

2. POSS的结构与性质

POSS是多面体低聚倍半硅氧烷的简称，是

一类具有纳米分子尺寸笼形结构的化合物。分

子的内核由Si-O-Si键构成，硅元素的存在赋

予了POSS独特的物理性质，比如耐温性，热

稳定性，阻燃性，介电性等[2,3]。外围是烷基取代基或官能化的取代基，取代基的大小决定了

分子的尺寸。八个顶角可以是惰性基团，也可

以是活性基团，分子结构设计性高，不同分子

结构的POSS的物理化学性质也不尽相同。

3. POSS的合成

目前为止，比较常见的结构有两种：完全

缩合的POSS和不完全缩合的POSS。前面提

到的T8就是完全缩合低聚物中最经典的结构。

２０１０．１　（总第８５期）　《陕西纺织》　９　

有机硅柔软剂的合成与应用研究　

元英超　贺江平　

（西安工程大学，陕西西安７１００４８）　

摘要：有机硅作为一种柔软剂不仅可使织物柔软、滑爽，而且可以赋予织物表面有光泽、弹　性、丰满、防皱、耐磨、防污、提高缝纫性能等特点。我们结合以往的经验，对氨基硅油的合成工　

艺进行了探索，然后对其一些性能做了测试，从而总结得出了一种合成方法及应用性能均相对　较好的合成工艺。　关键词：有机硅；乳液聚合；转化率；柔软性；合成；应用　中图分类号：　１９５．２　

１前言　

有机聚硅氧烷用作织物柔软剂ｌ＿】】始于上世纪６ｏ　

年代，以聚二甲硅氧烷乳液为主体，７Ｏ年代后期，国外　

开始研究和开发新一代有机硅柔软剂，即各种改性聚　硅氧烷。有机硅柔软剂具有柔软性、平滑性、成膜性等　突出的优点。它作为一种柔软剂不仅可使织物柔软、　滑爽，而且可以赋予织物表面有光泽、弹性、丰满、防　皱、耐麻、防污、提高缝纫性能等特点。而且无毒，无环　

境污染，成本不高，对生态净化没有不良影响。但是受　有机硅柔软剂的疏水性限制，整理后的天然织物和化　纤织物具有带静电、吸灰、起球、闷气等缺点。为了克　

服这些缺点，可采用有机硅主链中引入聚醚或对聚醚　改性有机硅再进行氨基改性，使有机硅主链中同时具　有氨基和聚醚基团，柔软性亲水性都能达到令人满意　的程度　引。　，　本实验对氨基改性有机硅油的合成工艺及其一些　

理化性能进行了研究与探讨。我们首先对开环反应的　工艺条件进行了探讨，得到有机硅油乳液，然后再对有　机硅乳液进行氨基改性。最终依据这些数据对有机硅　柔软剂的合成工艺做出确定，并且对一些影响有机硅　

性能及理化性能的因素进行了总结，同时提出了一些　解决方法。　

２实验部分　

氨基硅油的合成方法一般有以下几种　Ｊ：①氨烃　

基硅烷与硅氧烷进行催化平衡；②氨烃基硅烷经水解　

制得的氧烷低聚物与Ｄ４进行催化平衡：③二氨丙基　

四甲二硅氧烷与Ｄ４进行催化平衡；④含氢聚硅氧烷　与不饱和氨进行加成；⑤阴离子活性、缩合法制单端　性氨基硅油；⑥乳液聚合法制含氨基聚有机硅氧烷水　乳液。　本实验应用乳液聚合法来制取氨基硅油。