探讨多面体多官能化POSS及其生物可降解纳米杂化材料制备与网

论文导读：
摘要：笼型多面体低聚倍半硅氧烷(Polyhedral Opgomeric Silsesquioxanes,POSS)是一种分子水平的有机-无机杂化材料,由于其独特的分子结构,基于POSS制备的有机-无机杂化材料成为当今材料学领域的探讨热点。本论文在POSS以及POSS基生物医用材料的探讨近况的基础上,围绕多官能化POSS单体的合成及制备工艺改善,含有POSS结构的星型杂化生物可降解聚合物的合成和表征,以及杂化球状分子增韧剂对聚乳酸材料的改性等方面展开,通过1H-NMR、GPC、FTIR、 DSC、TG、SEM和拉伸试验等手段对杂化聚合物和复合材料的结构和性能等进行了探讨。首先,本论文合成和表征了八聚四铵倍半硅氧烷、八聚(二硅氧基)倍半硅氧烷、八聚[2-(2-羟基乙氧基)二硅氧基]倍半硅氧烷(POSS-OH)等三种具有不同官能团的POSS单体,获得了高纯度产物。在合成历程中,溶剂极性、反应温度、催化剂、产物处理等对POSS的单体的产率和纯度都有较大影响。其次,本论文通过“先核后臂”策略,以纳米尺寸的含八羟基的POSS-OH为核,引发D,L-丙交酯开环聚合,合成了八臂星型有机-无机POSS-PDLLA杂化聚合物。GPC、DSC、TG结果显示,该杂化聚合物分子量分布极窄,热稳定性良好,体现出与普通线性聚乳酸完全不同的特性。第三,本论文通过溶液聚合的策略,同样以含八羟基的POSS-OH为核,先后引发ε-己内酯(CL)和D,L-丙交酯(LA)发生次序开环聚合,制备了一系列具有不同组成(CL:LA=3:1;2:2;1:3),核为聚己内酯(PCL)软段、壳为聚乳酸硬段的星型有机-无机POSS-g-PCL-b-PLA杂化嵌段共聚物。1H-NMR谱图证实了POSS-OH的羟基确实引发了聚合,且PCL和PLA链段之间形成了嵌段结构。GPC和DSC探讨表明,三种杂化嵌段共聚物分子量分布很窄且PCL的结晶受到抑制,是潜在的球状分子增韧剂。最后,本论文通过溶液共混法,以POSS-g-PCL-b-PLA (CL:LA=2:2)为增韧剂,制备了组成不同的POSS-g-PCL-b-PLA/PDLLA复合材料。拉伸试验表明,当复合材料中增韧剂的含量低于10%时,它能有效改善基体材料的韧性；而当其含量增加到20%时,其增韧效果显著下降。这主要是因为在低含量下,增韧剂能以分子级状态分散在基体中,其PCL链段的结晶受到抑制,主要以无定形状态有着,因而其增韧效果非常显著。综上所述,将POSS引入到可生物降解高分子材料中,在分子水平上构建含有POSS结构的有机-无机杂化生物可降解材料,对进展具有新性能、新结构、新功能的纳米医药材料具有重要的论述作用和实用价值。关键词：多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)论文有机-无机杂化论文生物可降解聚合物论文改性论文
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ABSTRACT6-11
第一章 绪论11-30

1.1 引言11

1.2 POSS单体的结构和性质11-13

1.3 POSS单体的合成13-17

1.3.1 水解缩合法14-15

1.3.2 “顶角-戴帽”法15-16

1.3.3 对已有POSS的结构功能化16-17

1.4 POSS在聚合物中的探讨进展17-28

1.4.1 POSS/聚合物复合材料合成的策略学探讨18-20

1.4.2 POSS/聚合物复合材料的运用探讨20-28

1.6 本论文提出的背景、探讨内容及革新性28-30

第二章 POSS单体的合成及表征30-44

2.1 实验部分30-33

2.

1.1 实验原料30-31

2.

1.2 实验仪器31

2.

1.3 八聚四铵倍半硅氧烷的合成31-32

2.

1.4 八聚(二硅氧基)倍半硅氧烷的合成32-33

2.

1.5 八聚[2-(2-羟基乙氧基)二硅氧基]倍半硅氧烷的合成33

2.2 测试与表征33-34

2.3 结果与讨论34-40

2.3.1 八聚四铵倍半硅氧烷(OctaTMA-POSS)的表征34-35

2.3.2 八聚(二硅氧基)倍半硅氧烷(OctaHMe_2SiO-POSS)的表征35-38

2.3.3论文导读：

八聚[2-(2-羟基乙氧基)二硅氧基]倍半硅氧烷的表征38-40

2.4 POSS单体合成工艺探讨探讨40-43

2.4.1 OctaTMA-POSS合成工艺探讨探讨40-41

2.4.2 OctaHMe_2SiO-POSS合成工艺探讨探讨41-42

2.4.3 POSS-OH合成工艺探讨探讨42-43

2.5 本章小结43-44

第三章 基于POSS核心的星型杂化聚乳酸的合成及表征44-51

3.1 实验部分44-45

3.

1.1 实验原料44

3.

1.2 实验仪器44-45

3.

1.3 杂化聚合物POSS-PDLLA的合成45

3.2 测试与表征45-46

3.3 结果与讨论46-50

3.1 POSS-PDLLA的FTIR浅析46-47

3.2 POSS-PDLLA的~1H-NMR浅析47-48

3.3 POSS-PDLLA的GPC浅析48

3.4 POSS-PDLLA的热性能探讨48-50

3.4 本章小结50-51

第四章 基于POSS核心的聚己内酯-聚乳酸星型杂化材料的合成及表征51-65

4.1 实验部分52-55

4.

1.1 实验原料52-53

4.

1.2 实验仪器53

4.

1.3 POSS-g-PCL杂化聚合物的合成53-54

4.

1.4 POSS-g-PLA杂化聚合物的合成54

4.

1.5 POSS-g-PCL-b-PLA杂化嵌段共聚物的合成54-55

4.2 测试与表征55-56

4.3 结果与讨论56-63

4.

3.1 POSS-g-PCL的表征56-58

4.

3.2 POSS-g-PLA的表征58-60

4.

3.3 POSS-g-PCL-b-PLA的表征60-63

4.4 本章小结63-65
第五章 POSS-g-PCL-b-PLA分子增韧剂改性聚乳酸65-72

5.1 实验部分65-66

5.

1.1 实验原料65

5.

1.2 实验仪器65-66

5.

1.3 复合材料薄膜的制备66

5.2 测试与表征66-67

5.3 结果与讨论67-71

5.

3.1 POSS-g-PCL-b-PLA/PDLLA的热性能探讨67-68

5.

3.2 POSS-g-PCL-b-PLA/PDLLA的机械性能探讨68-69

5.

3.3 POSS-g-PCL-b-PLA/PDLLA的断面形貌探讨69-71

5.4 本章小结71-72
第六章 结论72-74
致谢74-75
参考文献75-87
攻读硕士学位期间取得的探讨成果87