Page 72 - 《精细化工》2020年第11期
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·2218· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷
2.2 聚合改性 则通过可逆加成-断裂链转移（RAFT）自由基聚合
以 POSS 为单体的聚合改性，通常将 POSS 单 法用含甲基丙烯酸丙酯基的七丁基 POSS 制备了含
体与其他单体进行封端、共聚或交联反应，形成带 POSS 的嵌段聚合物，可有效地将 POSS 分子分散在
有尾链、嵌段型、串珠状或星型的聚合物。图 3 列 支链端基。NI 等 [21] 以正丁基缩水甘油醚、1,4-丁二
举了几种改性后含 POSS 的聚合物以及所对应的聚 醇二缩水甘油醚和 POSS-NH 2 为原料，通过缩合反
合物类型。其中，QU 等 [19] 采用含单官能团 Cl 的 应制备了串珠型含 POSS 共聚物，使得 POSS 均匀
POSS、甲基丙烯酸甲酯和对硝基偶氮苯丙烯酸酯通 分布在有机物主链上。含 POSS 的星型聚合物可以
过原子转移自由基聚合（ATRP）制备了 POSS 单封 通过以端羟基 POSS 为核，在辛酸亚锡催化下与 ε-
端的高分子化合物 POSS-PMMA-Azo。ZENG 等 [20] 己内酯开环聚合得到 [22] 。
图 3 改性后含 POSS 聚合物结构示意图 [19-22]
Fig. 3 Structure diagrams of modified POSS polymers [19-22]
2.3 配位改性 3 POSS 的应用研究进展
POSS 的多端活性位点可与金属原子配位结合
形成含金属的有机/无机化合物（图 4）。其可通过负 有机/无机杂化材料可用于多个领域，但因为存
载金属原子提高负载型催化剂的催化活性。同时与 在粒子分散不均匀、两相结合面作用力弱、制备工
金属原子活性中心键合形成的 M—O—Si 结构，可 艺复杂、分子结构难控制等问题，严重影响了其使
模拟 SiO 2 与金属原子的作用用作催化反应机理的研 用性能。POSS 是有机/无机杂化材料的典型代表之
一，采用共价键作用在分子水平上实现无机氧化硅
究模型。除此之外，POSS 还可掺杂金属增加 POSS
与有机高分子的复合，提高了不同相的相容性，增
材料的电学性能，为 POSS 的多功能应用提供了更
加了分子结构的规整性和可控性，且端基包含多个
多机会。迄今为止，含金属 POSS 的相关研究已取
活性反应位点，可采用简便灵活的合成法将其与功
得一定进展，所涉及的主族和副族金属元素包括 Li、
能化改性物应用到材料中，使其结构更加多样化，
Na、K、Be、Mg、Ca、B、Al、Ga、Tl、Sn、Sc、
应用更为广泛。以下主要对 POSS 在耐热材料、阻
Y、La、U、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、
燃材料、增强材料、多孔材料等方面的应用研究进
Mn、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Pt、Pd、Cu、Au、Zn
等 [23-24] 。 展进行了概述。
3.1 耐热材料
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 kJ/mol）远高于 C—C 键
的键能（346 kJ/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
Cy 代表环已基 POSS 为核心的刚性结构，且所形成的杂化材料在结
图 4 含金属 POSS 结构示意图 [24]
Fig. 4 Structure of the POSS containing metal [24] 构上高度交联，阻碍了分子链段结构的运动，不易
