《表1 POSS对几种有机材料耐热性能的影响》

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《笼型倍半硅氧烷的功能化改性及应用研究进展》

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杂化材料耐热性能的提高主要取决于其组成分子化学键的键能以及两相间的相互作用。分子结构中的Si—O键的键能（452 k J/mol）远高于C—C键的键能（346 k J/mol）。而POSS分子中含有大量无机硅氧刚性骨架以及多端活性基团，将其引入到聚合物链段中，能克制聚合物本身的柔性，形成以POSS为核心的刚性结构，且所形成的杂化材料在结构上高度交联，阻碍了分子链段结构的运动，不易变形和分解，从而显著提高材料的耐热性能。ZHANG等[25]通过将POSS部分固定在核交联的星形聚苯乙烯表面，得到了POSS-官能化的杂化聚合物，与基体聚合物对比，起始分解温度由315℃升高至343℃，在850℃残重率高达9.4%，材料在最大降解速率时分解温度由362℃升高至427℃。同时，有报道以POSS为交联剂分别改性环氧树脂[8]、聚氨酯[26]、聚酰胺-酰亚胺[27]和氟烯烃乙烯基醚树脂[28]等聚合物，对聚合物基体的耐热性有显著改善。POSS除了直接参与聚合物的交联反应外，也可以以填料形式添加至聚合物基体中。MOEINIFAR等[29]直接将POSS掺入到聚乳酸/聚己内酯中。DIVAKARAN等[30]则首先通过氨丙基异丁基POSS接枝改性氧化石墨烯合成纳米填料，之后，将不同质量分数的纳米填料添加到不饱和聚酯聚合物基体中，结果发现，与纯的不饱和聚酯对比，其热分解温度（质量损失10%）提高了69.8℃。值得关注的是，POSS还可应用在生物质材料领域。HUANG等[31]使用氨基POSS和从甘蔗渣中提取的纤维素纳米晶体（CNC）制备了系列CNC/POSS杂化纳米材料，POSS的引入改善了CNC的热性能，为纳米纤维素的应用开辟了新思路。将上述介绍的几种含有不同活性基团的POSS对不同有机基体作用后，有机材料的初始分解温度提高值和残重率进行了汇总并列于表1中，同时还列举了POSS对耐热型树脂聚二甲基硅氧烷和酚醛树脂耐热性的提高情况。可以发现，POSS对不同有机材料的耐热性能均有一定程度的提高，为含POSS耐热杂化材料的研究提供了一定的参考依据。