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《探析功能化poss單體合成及表征》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文功能化POSS單體合成及表征姓名：張文紅申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：化學(xué)工程指導(dǎo)教師：馮連芳201005摘要多面體低聚倍半硅氧烷(PolyhedralOligomericSilsesquioxane，POSS)是一種特殊結(jié)構(gòu)的有機一無機雜化分子，由硅氧鍵連接而成的籠狀內(nèi)核和連接于硅原子上的有機官能團外殼組成。與傳統(tǒng)的無機納米填料不同，POSS具有規(guī)整的籠狀結(jié)構(gòu)、納米尺度和易官能化的特性，可與聚合物形成真正意義上的分子級復(fù)合，提高聚合物的熱穩(wěn)定性、機械強度、阻燃性、抗氧化、抗老化等性能。為了使POSS在
2、聚合物改性領(lǐng)域得到更為廣泛的應(yīng)用，多種結(jié)構(gòu)各異，性能不同POSS單體的合成是關(guān)鍵。本文通過不同的合成方法，制備得到不完全縮合POSS、單官能化POSS和雙官能化POSS三類單體，并對各類POSS的最優(yōu)合成方法、合成機理及合成規(guī)律進行了探索和總結(jié)。主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新性研究結(jié)果如下：(1)采用直接水解縮合法制得三羥基七環(huán)戊基POSS，采用頂點．打開法制得三羥基七苯基POSS，通過1H、13C、29SiNMR、FTIR、元素分析、MALDI．TOF質(zhì)譜、TGA等測試方法對產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和熱性能進行了表征，結(jié)果表明所合成產(chǎn)物結(jié)構(gòu)
3、精確，純度高、熱穩(wěn)定性好。在制備三羥基七苯基POSS的頂點．打開反應(yīng)中，選用四乙基氫氧化銨為催化劑，當(dāng)催化劑與反應(yīng)物的摩爾比為1．1：1時，以四氫呋喃為溶劑回流反應(yīng)(66℃)即可得終產(chǎn)物。與文獻中報道的合成方法相比，該法可將反應(yīng)溫度由82℃降低至66℃，將反應(yīng)時間由24小時縮短至4小時，將反應(yīng)產(chǎn)率由44％提高至68％．(2)以三羥基七苯基POSS為原料，利用頂點．蓋帽法實現(xiàn)了三氯硅烷、三烷氧基硅烷、鈦酸異丁酯三種不同類型化合物與不完全縮合POSS的蓋帽反應(yīng)，制備得到C=C．POSS、NH2．POSS、Ti．POSS、
4、CI．POSS四種單官能化POSS。通過對反應(yīng)條件的探究，總結(jié)出三類蓋帽單體與不完全縮合POSS的反應(yīng)規(guī)律：三氯硅烷和鈦酸異丁酯活性高，蓋帽反應(yīng)僅需四小時即可完成，是頂點．蓋帽反應(yīng)的首選試劑；與之相比，三烷氧基硅烷活性很低，蓋帽反應(yīng)需持續(xù)一周，但該類化合物種類繁多，當(dāng)三氯硅烷的種類無法滿足反應(yīng)需求時，仍可選用三烷氧基硅烷作為蓋帽試劑以制得所需的單官能H浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文化POSS。在此基礎(chǔ)上，又以C1．POSS為原料，通過官能團轉(zhuǎn)化反應(yīng)將更為活潑的碘原子引入POSS單體中，制備得到I-POSS，為單官能化POSS的
5、合成開辟了一條新思路。采用多種測試方法對各產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與熱性能進行了表征，各產(chǎn)物結(jié)構(gòu)規(guī)整，產(chǎn)率可達50％以上，熱穩(wěn)定性很好。(3)對性能更優(yōu)異，但合成難度高的雙官能化POSS的合成方法進行了探索。以C=C．POSS、NH2．POSS兩種單官能化POSS為原料，通過再次的頂點．打開、頂點．蓋帽反應(yīng)，制備得到含有兩個不同活性官能團和六個相同惰性官能團的C=C．Ti．POSS、NH2一Ti．POSS兩種雙官能化POSS。產(chǎn)物的FTIR、1HNMR、EDS測試結(jié)果表明，該合成方法可成功制得結(jié)構(gòu)精確的雙官能化POSS；TGA結(jié)果
6、顯示C=C．Ti．POSS和NH2．Ti．POSS的分解溫度均在400℃附近，熱穩(wěn)定性良好。關(guān)鍵詞：POSS，多面體低聚倍半硅氧烷，水解，縮合IIIAbstraclAbstractPolyhedralOligomericSilsesquioxane(POSS)isacage-likeorganic—inorganichybridmolecular．Unlikeclayorsilica,POSShasawell-definedandnanoscalestructure，itisalsocompatiblewithpol
7、ymers．POSSCancompositewithpolymersatmolecularlevel．POSSmodifiedpolymershaveenhancedproperties．Itisverysignificanttopreparenovelpolymer-POSSnanohybrids．InordertomakePOSSusedmoreandmorewidelyinpolymermodifiedfields，avarietyofPOSSmonomers、歷thdifferentstructuresand
8、propertiesneedtobesynthesized．Inthisthesis，somekindsofnewPOSShavebeensynthesizedthroughdifferentmethodsandthebestsynthesisrouteforeachPOSShasbeenfounded．Themainresearchconte
