籠型八乙烯基倍半硅氧烷的結(jié)晶行為研究.pdf

1、多面體低聚倍半硅氧烷(PolyhedralOligomericSilsesquioxanes，簡稱POSS)是一種新型的納米級有機(jī)-無機(jī)雜化材料，分子式是(RSiO1.5)n（n=6，8，10和12，R可以是氫、烷基、烯基、芳基或其它有機(jī)基團(tuán)），其中n為8，R為乙烯基的籠型倍半硅氧烷結(jié)構(gòu)獨(dú)特，是本課題的研究對象。
　　 八乙烯基多面體低聚倍半硅氧烷結(jié)構(gòu)中無機(jī)Si-O-Si骨架使POSS具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定和化學(xué)穩(wěn)定性，六面體頂點(diǎn)上的

2、硅原子帶有乙烯基官能團(tuán)，賦予POSS良好的反應(yīng)性與功能性，POSS可以增強(qiáng)材料的耐熱、阻燃性能和機(jī)械性能。納米級POSS在光電材料、介電材料和多孔材料等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。因此研究多面體低聚倍半硅氧烷具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。
　　 本文以三官能有機(jī)硅單體乙烯基三乙氧基硅烷為原料，溶于有機(jī)溶劑中，在酸性催化劑催化條件下，通過水解縮合制備了結(jié)晶性八乙烯基多面體低聚倍半硅氧烷。探索不同的合成條件（溫度、溶劑和單體濃度），產(chǎn)率是34.2

3、％，此方法操作簡單，產(chǎn)率高，成本低，反應(yīng)時間短。研究了合成的八乙烯基多面體低聚倍半硅氧烷的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。通過紅外光譜(FT-IR)、核磁共振（1H-NMR、13C-NMR和29Si-NMR）波譜、質(zhì)譜(MS)、光學(xué)顯微鏡(OM)、X射線粉末衍射(XRD)和分子模擬等確定八乙烯基多面體低聚倍半硅氧烷是T8結(jié)構(gòu)，同時利用熱失重(TGA)對制備的POSS產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性進(jìn)行了詳細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)POSS熱穩(wěn)定性良好。
　　 基于籠型八乙烯基多面

4、體低聚倍半硅氧烷在多種溶劑中溶解性良好，將合成的八乙烯基多面體低聚倍半硅氧烷溶于合適溶劑，詳細(xì)研究在溶液中的結(jié)晶行為，通過光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)對POSS結(jié)晶過程進(jìn)行觀測，確定了晶體生長機(jī)理。X射線粉末衍射(XRD)測試表明POSS結(jié)晶前后晶胞參數(shù)沒有發(fā)生變化。
　　 聚合物分子對晶體結(jié)晶行為的影響主要有:與晶格離子在溶液中形成穩(wěn)定的復(fù)合物，從而降低離子濃度和飽和度;若添加劑的濃度非

5、常高，可改變過飽和溶液中離子強(qiáng)度;與增長晶體產(chǎn)生共沉淀，從而使晶面含有一定量的抑制劑;在晶體表面吸附，阻止活性位點(diǎn)的進(jìn)一步結(jié)晶。以特定分子量的聚硅氧烷為添加劑研究八乙烯基多面體低聚倍半硅氧烷在四氫呋喃溶液中的結(jié)晶，發(fā)現(xiàn)聚硅氧烷添加劑加入后，溶液粘度增大，抑制晶體成核。溶劑揮發(fā)時，體系粘度逐漸增大，晶體生長受到抑制，晶體的結(jié)晶速度降低，同時添加劑吸附在特定晶面，改變特定晶面的結(jié)晶行為，導(dǎo)致晶形發(fā)生很大變化，說明添加劑的加入對POSS的結(jié)晶