笼型低聚倍半硅氧烷/硅橡胶复合材料的制备及性能进展

来源期刊：材料保护2020年第9期

论文作者：王峰 彭丹 牟秋红 张方志 李冰 张硕 于一涛 李金辉 赵宁

文章页码：21188 - 21198

关键词：笼型低聚倍半硅氧烷;硅橡胶;复合材料;分散;

摘    要：利用笼型低聚倍半硅氧烷（POSS）对聚合物进行改性,已经成为近年来高分子材料领域的研究热点。其中,将POSS作为功能填料引入硅橡胶,制备POSS/硅橡胶复合材料,是有机硅材料改性的重点方向。与其他填料相比,POSS具有独特的有机-无机杂化结构,同时具备纳米级尺寸且粒径均一,可以在聚合物基体中达到分子水平的分散。POSS的这些优点使硅橡胶材料的性能进一步优化,可大大拓宽其应用范围。POSS所具有的类似SiO₂的笼型内核,赋予其较高的耐热性和优良的力学性能。因此,POSS的引入对硅橡胶材料的热稳定性能和力学性能的影响尤其显著。近几年,随着具有特殊官能团的新型POSS单体的出现,POSS/硅橡胶复合材料的性能得到进一步提升,在一些特殊领域获得一定应用。POSS作为阻燃填料,已经在硅橡胶绝热材料领域取得了不错的应用效果;将某些含氟的POSS单体引入硅橡胶中,能够明显降低硅橡胶材料的介电常数,可将其作为性能优良的低介电材料使用;用POSS作为填充粒子制备的POSS/硅橡胶混合基质膜,兼具有机膜与无机膜的优势,同时具有较高的热稳定性,已经在气体分离、生物醇回收等领域展现出较好的应用前景。然而,POSS由于在室温下容易结晶,导致其在聚合物基体中的分散稳定性较差,进而影响复合材料的性能。近几年,研究人员针对POSS在硅橡胶基体中的分散性能进行了大量研究。从分散机理入手,考察了制备工艺、POSS种类等对分散性能的影响;研究了POSS分散状态与复合材料性能的关系,取得了显著的成果。未来仍需要加大研究力度,明确POSS在聚合物中的分散机理,找到提高分散稳定性的方法。本文首先总结了POSS单体的合成方法以及POSS/硅橡胶复合材料的制备方法。然后综述了POSS/硅橡胶复合材料的性能研究进展,主要包括:力学性能、热稳定性能、阻燃性能、介电性能以及渗透分离性能。最后对POSS/硅橡胶复合材料的发展趋势进行了展望。未来,随着新型POSS单体的出现以及复合材料制备工艺的进步,POSS/硅橡胶复合材料的性能将获得更大的提高,其应用领域也将得到进一步拓展。