[發明專利]一種基于POSS的具有可控相結構的環氧納米復合材料

有效

• 申請號: 201310027660.4
• 申請日: 2013-01-24
• 公開（公告）號: CN103146146A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 戴李宗;陳珉;張龍;謝劍杰;康啟龍;李聰;許一婷;曾碧榕;羅偉昂;何凱斌;劉新瑜
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C08L63/02
• 分類號: C08L63/02;C08L53/00;C08G59/50;C08K5/549;C08F293/00
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭

1.一種基于POSS的環氧納米復合材料及其制備方法，其特征在于步驟一，POSS基嵌段共聚物的制備，采用可逆加成斷裂轉移自由基聚合（RAFT）法制備POSS基嵌段共聚物；步驟二，基于POSS的環氧納米復合材料的制備，將POSS基嵌段共聚物，POSS單體與環氧樹脂熔融共混，攪拌成均相后加入固化劑，倒入模具程序固化，制備得到基于POSS的環氧納米復合材料。

2.根據權利要求1所述的一種基于POSS的環氧納米復合材料的制備方法，其特征在于所述POSS單體為甲基丙烯酰氧丙基異丁基POSS（MAiBuPOSS），其結構式如下：

其中，R為-iBu，異丁基。

3.根據權利要求1所述的一種基于POSS的環氧納米復合材料的制備方法，其特征在于所述POSS基嵌段共聚物為以聚甲基丙烯酰氧丙基異丁基多面體齊聚倍半硅氧烷（PMAiBuPOSS）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）為嵌段的兩嵌段共聚物，即聚甲基丙烯酰氧丙基異丁基多面體齊聚倍半硅氧烷-b-聚甲基丙烯酸甲酯（PMAiBuPOSS-b-PMMA），共聚物分子量M_n為20000～100000，分散指數PDI=M_n/M_w=1.1～1.5，其中M_w代表重均分子量，M_n代表數均分子量。

4.根據權利要求1所述的一種基于POSS的環氧納米復合材料的制備方法，其特征在于所述的步驟一：POSS基嵌段共聚物的制備方法詳述如下：

步驟1）將POSS單體、鏈轉移劑和引發劑按計量配置于四氫呋喃溶液中，將溶液置于反應器中用液氮凍融脫氣三至五次后充入氬氣保護反應，反應結束后用液氮冷凍停止反應，加入四氫呋喃稀釋并用甲醇沉淀，反復沉淀至無POSS單體存在為止，干燥得到粉色PMAiBuPOSS；

步驟2）將PMAiBuPOSS、甲基丙烯酸甲酯單體（MMA）和引發劑按計量配置于四氫呋喃溶液中，將溶液置于反應器中用液氮凍融脫氣三至五次后充入氬氣保護反應，反應結束后用液氮冷凍停止反應，加入四氫呋喃稀釋并用甲醇沉淀，反復沉淀至無PMAiBuPOSS及單體存在為止，干燥得到淡粉色POSS基嵌段共聚物，即PMAiBuPOSS-b-PMMA。

5.根據權利要求4所述的一種基于POSS的環氧納米復合材料的制備方法，其特征在于在步驟1）中，所述反應溫度為65℃，反應時間為24～48h，POSS單體和鏈轉移劑的摩爾比為10～50；鏈轉移劑和引發劑的摩爾比為1～20。

6.根據權利要求4所述的一種基于POSS的環氧納米復合材料的制備方法，其特征在于在步驟2）中，所述反應溫度為65℃，反應時間為12～24h；MMA和PMAiBuPOSS的摩爾比為200～2000；鏈轉移劑和引發劑的摩爾比為5～20。

7.根據權利要求4所述的一種基于POSS的環氧納米復合材料的制備方法，其特征在于所述引發劑為偶氮二異丁腈（AIBN）或過氧化苯甲酰BPO；鏈轉移劑采用二硫代苯甲酸枯基酯（CDB）或二硫代苯甲酸芐基酯BDB，其結構式如下：

8.根據權利要求1所述的一種基于POSS的環氧納米復合材料的制備方法，其特征在于所述的步驟二：基于POSS的環氧納米復合材料的制備方法詳述如下：

1）將POSS單體、環氧樹脂和上述制備所得POSS基嵌段共聚物按計量比置于反應器中，熔融共混，成均相后繼續攪拌2～4h，得到POSS和環氧共混前驅體；

2）在POSS和環氧共混前驅體中加入固化劑，繼續攪拌10～20min，固化劑充分溶解后，將共混物倒入模具中，程序升溫固化后，得到黃色透明的基于POSS的具有可控相結構的環氧納米復合材料。

9.根據權利要求8所述的一種基于POSS的環氧納米復合材料的制備方法，其特征在于所述環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂；固化劑可為環氧用胺類固化劑。

10.根據權利要求8所述的一種基于POSS的環氧納米復合材料的制備方法，其特征在于所述POSS單體、環氧樹脂和POSS基嵌段共聚物，按質量比為，1～100：100：1～100；升溫固化溫度設定為：135℃保溫14h；升溫至190℃保溫4h。