多羥基POSS及其聚合物雜化纖維材料的制備與表征.pdf

1、多面體低聚倍半硅氧烷（Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane，POSS）是一種具有硅氧籠狀內(nèi)核的有機(jī)-無機(jī)納米雜化分子，其外圍有機(jī)官能團(tuán)能夠促進(jìn)POSS與聚合物相容，無機(jī)內(nèi)核能夠有效提高材料的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性等。開發(fā)新型的功能性POSS和POSS基聚合物雜化材料具有重要的研究意義和應(yīng)用價值。
　　論文利用高效的點(diǎn)擊反應(yīng)對八乙烯基POSS(OVPOSS)進(jìn)行官能團(tuán)衍生，合成得到新型的親水性多羥基P

2、OSS;采用溶液共混靜電紡絲技術(shù)將該P(yáng)OSS應(yīng)用于聚乙烯醇(PVA)/POSS和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/POSS雜化纖維的制備，并且考察了POSS對纖維結(jié)構(gòu)、形貌和性能的影響。論文取得以下研究結(jié)果:
　　1.利用AIBN引發(fā)α-硫代甘油和OVPOSS的硫醇-烯點(diǎn)擊反應(yīng)，合成得到外圍連接有16個羥基的含硫多羥基POSS(POSS-OH16)。確定反應(yīng)優(yōu)選條件為:AIBN用量1 mol％，巰基與雙鍵的摩爾配比2.5，以無水四氫呋

3、喃為溶劑回流6小時。乙醚沉降提純表明產(chǎn)物質(zhì)量收率在88～93％。采用傅立葉紅外光譜(FTIR)、核磁共振（NMR）、飛行時間質(zhì)譜(MALDI-Tof MS)和元素分析等測試方法表征產(chǎn)物結(jié)構(gòu)，證實(shí)合成得到高純度的POSS-OH16。熱失重分析(TGA)結(jié)果顯示POSS-OH16比反應(yīng)原料OVPOSS具有更好的熱穩(wěn)定性。
　　2.通過溶液共混靜電紡絲技術(shù)制備PVA/POSS-OH16雜化纖維膜。該雜化纖維膜的X射線衍射(XRD)結(jié)果表

4、明:當(dāng)POSS-OH16含量較低時，POSS-OH16與PVA形成氫鍵而均勻分散在PVA基體中，結(jié)晶過程受到破壞;而當(dāng)POSS-OH16含量較高時，POSS-OH16會在PVA基體中團(tuán)聚結(jié)晶。掃描電鏡(SEM)結(jié)果表明:當(dāng)PVA和POSS-OH16總濃度為8％(w/v)時，纖維上珠粒結(jié)構(gòu)隨POSS-OH16用量增加而增多;當(dāng)PVA濃度保持8％(w/v)時，即使POSS-OH16含量高達(dá)50wt％依然是無珠粒的纖維結(jié)構(gòu)，直徑和表面粗糙度隨

5、著POSS-OH16含量增加而增大。POSS-OH16的加入可增加PVA的疏水性，如37.5 wt％的POSS-OH16可使PVA纖維膜的水接觸角由57°增至95°。當(dāng)POSS-OH16含量較低時，PVA/POSS-OH16雜化纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)隨著POSS-OH16含量的升高而增大，例如33.33wt％的POSS-OH16可使PVA纖維膜的Tg由72.6℃增至114.3℃。
　　3.利用溶液共混靜電紡絲的方法分別制備了

6、PMMA/POSS-OH16、PMMA/OVPOSS和PMMA/MIPOSS（七異丁基單甲基丙烯酸酯基POSS）雜化電紡纖維。當(dāng)POSS-OH16含量較低時，POSS-OH16在PMMA基體中均勻分散，不能結(jié)晶;相同含量值時，OVPOSS和MIPOSS在PMMA基體中分散性較差，雜化纖維中仍有晶體結(jié)構(gòu)。PMMA/POSS-OH16雜化纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)為表面光滑的無珠粒纖維;OVPOSS會在PMMA表面團(tuán)聚結(jié)晶，呈現(xiàn)為大量規(guī)整的立方體狀結(jié)構(gòu)