超支化聚合物固载铂催化合成硅骨架超支化环氧树脂及其原位增强增韧机理

设计制备超支化聚合物固载铂催化剂和高环氧值、低粘度硅骨架超支化环氧树脂的绿色工艺，以XPS技术系统研究超支化聚合物固载铂催化剂的结构、铂的配位环境等因素对催化活性及其寿命的影响，采用NMR、GPC、激光时间飞行质谱、FT-IR等多种现代分析测试手段对硅骨架超支化环氧树脂的支化度、结构、分子量及其分布等特征进行表征。系统研究环氧树脂/新型耐热硅骨架超支化环氧树脂杂化体系的各种性能变化规律，探讨新型硅骨架超支化环氧树脂对环氧树脂的增韧增强效果、原位增强增韧机理及其模型，研究杂化体系的相容性和固化诱导相分离的动力学过程及相形态、固化反应和热分解反应动力学。通过上述研究，为获得更高活性的聚合物固载铂催化剂和新型硅骨架超支化环氧树脂的绿色制备工艺及其在环氧树脂改性、应用提供规律性认识和理论及实验指导，同时为环氧树脂等热固性树脂的增韧、增强提供新的技术和理论。

此基金项目自申请以来就开展研究工作，按照申请书的研究内容完成了相关任务。到目前为止在Langmuir、RSC Advances等杂志公开发表研究论文19篇，其中SCI收录16篇，获授权的国家发明专利8项，超额完成预期研究目标（发表论文8-10篇，SCI收录5-6篇，申请发明专利2-3项）。.（1）非均相硅氢加成反应催化剂的制备与表征。以具有天然碳纳米管结构的埃洛石和功能性（端羧基、端氨基和端羟基）超支化聚合物分别为载体制备硅氢加成反应的铂催化剂，表征了催化剂中铂的配位方式、价态和催化剂的形貌。埃洛石固载铂的催化活性可达到每摩尔铂催化硅氢键6.97×103摩尔，循环使用寿命达到7次；端羧基超支化聚酯固载铂催化剂的催化活性高达2.27×104，可以循环使用8次以上，它们的活性均高于传统均相的Speier催化剂，而端羟基和端氨基超支化聚合物作为载体制备的催化剂活性很低。.（2）硅骨架超支化环氧树脂（HERSS）的制备及表征。以苯基三氯硅烷、烯丙基氯、四甲基二硅氧烷、乙烯基缩水甘油醚为主要原料制备了四代乙烯基超支化有机硅树脂（AHRSS）和四代HERSS，利用核磁、红外、GPC等对AHRSS和HERSS的结构、分子量及其分布进行了表征。AHRSS和HERSS的分子量分布指数在1.17-3.51之间，支化度在0.71-0.84之间。.（3）研究HERSS/双酚A型环氧树脂（DGEBA）复合材料的机械性能、热性能和微观相分离。随着HERSS用量和分子量的增加，复合材料的机械性能均先增加后降低，在第三代硅骨架超支化环氧树脂用量达到9wt%时，复合材料的机械性能达到最大值。与DGEBA的性能相比，复合材料的弯曲强度、弯曲模量、冲击强度、拉伸强度可分别提高36.0%、37.6%、92.1％和88.6%，Tg仅降低5％左右。HERSS与DGEBA之间溶度参数的显著差异导致固化微观相分离和断面出现“海岛”结构。随着固化时间的延长，微观相分离过程逐渐明显；随着HERSS用量的增加，相分离尺寸逐渐增大，无光散射现象和无诱导结晶行为。.（4）随HERSS分子量的增加，固化反应热下降、表观反应级数不变、表观活化能先增大后降低；随着其含量的增加，固化反应热降低、表观反应级数下降、表观活化能略下降。随HERSS的含量和分子量的增加，材料低温段的热分解活化能无明显变化，而高温阶段的活化能增加。