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近年来,由笼型六面体倍半硅氧烷衍生物法制备杂化材料,以其独特的优点,如透明均一、耐热阻燃、硬度高、耐刮擦等,引起人们极大的兴趣。笼形倍半硅氧烷（POSS）是一类具有特殊分子结构的有机硅化合物,其分子以无机硅氧骨架为核心,外围被有机基团所包围,无机内核为材料提供良好的耐热性,外围有机基团可增强与聚合物基体间的相容性,以它为前驱体可以得到二氧化硅为核心的分子级有机无机纳米杂化材料。而且,POSS化合物在光固化树脂、催化剂载体、耐热阻燃材料、高分子改性剂等方面展现出巨大潜力。然而,由于影响POSS合成反应的因素很多,合成工艺还不成熟,给笼形倍半硅氧烷这种新型纳米结构材料的深入研究和推广使用带来了一定的障碍,因此有必要深入细致地探讨POSS,尤其是功能性POSS的合成条件和影响因素。鉴于此,本文主要进行了以下三方面的研究。 首先,采用氨丙基三乙氧基硅烷水解缩聚工艺合成了笼形倍半硅氧烷,以正交试验和单因素分析综合评价了各种实验因素对合成反应的影响,得到了较优化的合成条件。利用FTIR、NMR、XRD和元素分析对产物结构进行了表征。利用Gaussian2003计算软件对八聚氨丙基笼型倍半硅氧烷进行计算和结构优化。 其次,通过功能性POSS与热固性树脂的反应,合成出均相杂化树脂,然后再对杂化树脂进行固化,得到无机组分与高分子基体通过化学键连接、均匀分散的有机无机杂化高分子材料。讨论了POSS-NH2与环氧树脂构成的杂化树脂的结构,讨论了杂化材料的固化工艺,研究了POSS-NH2含量对杂化树脂反应性的影响,利用动态DSC方法研究了杂化树脂的固化动力学。 最后,研究了含POSS-NH2的环氧杂化材料的性能,包括力学性能、热稳定性、抗热氧化稳定性、密度、尺寸稳定性等。对POSS-NH2的引入对材料性能的改善进行了研究,发现当POSS-NH2含量处于一定范围时,可以同时提高材料的冲击和弯曲强度;POSS-NH2的引入在提高材料的热稳定性的同时,可降低材料密度和提高材料尺寸稳定性。利用SEM探讨了POSS-NH2的增韧增强和提高材料热氧化稳定性的机理。借助TG研究了杂化材料的热分解动力学。