Page 78 - 《精细化工》2022年第7期

·1364· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

表 1 不同投料比下制备的 AS-POSS 样品中丙烯酰氧丙基与磺酸钠基的物质的量比及接枝率
Table 1 Molar ratio of acryloxy propyl to sodium sulfonate group and grafting ratio in AS-POSS samples with different
feeding ratios
②
n(MPS)∶ Ha 与 Hb 个数比 ① R 与 R′理论个数比 R 与 R′实际个数比 ① AS-POSS 溶解度 / Acrylo-POSS 的
③
n(Acrylo-POSS) (g/L H 2O) 接枝率 /%
2∶1 1∶1 3∶1 5.33∶2.67 372 33.38
4∶1 1∶0.75 1∶1 1.00∶1.00 621 50.00
6∶1 1∶0.4 1∶3 2.13∶5.87 1025 73.38
8∶1 1∶0.06 0∶8 0.32∶7.68 1342 96.00
①通过相应位置取代基的峰面积比计算；②溶解度为 25 ℃测定；③接枝率为 R′占 R′与 R 之和的百分比。

由于不饱和基团（R）和磺酸盐基团（R′）理论 聚合性与水溶性兼具的 Janus 型 POSS，后续测试均使
个数比为 1∶1（即投料比为 4∶1）的 AS-POSS 同 用此配比的水凝胶。
时具有良好的可聚合性和水溶性，本文进一步通过 2.2 AS-POSS 的 XRD 和 TGA 分析
29 SiNMR 和 MALDI-TOF 质谱对此类 AS-POSS 的结 图 5a 为 AS-POSS 的 XRD 谱图。Acrylo-POSS
构进行表征。图 4 分别为 AS-POSS 的 29 SiNMR 谱 显示出 1 个尖锐的布拉格衍射峰（2θ=7.14°）和 1
和 MALDI-TOF MS 谱图。 个宽的布拉格衍射峰（2θ=20.83°），分别归因于功
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能化 POSS 的有序结构和 POSS 核心的硅氧烷键 。
AS-POSS 衍射图谱中 2θ=20.83°的非晶峰明显降低，
出现了 1 个 2θ=6.06°的尖峰，表明 AS-POSS 比
Acrylo-POSS 前体具有更规则的聚集态结构。通过
TGA 检测 AS-POSS 的热稳定性，如图 5b 所示。

图 4 AS-POSS 的 29 SiNMR（a）谱图和 MALDI-TOF MS
谱图（b）
Fig. 4 29 SiNMR (a) and MALDI-TOF MS (b) spectra of
AS-POSS

由图 4a 可见，在 δ –68.36 处出现 1 个明显的吸

收峰，归因于 Si 原子相邻有相同的亚甲基。由图 4b 图 5 Acrylo-POSS 和 AS-POSS 的 XRD 图（a）；AS-POSS
可以看出，AS-POSS 中 m/Z 为 2034.73 处峰，对应 的 TGA 曲线（b）
丙烯酰氧丙基与磺酸钠基基团个数比为 1∶1 时理 Fig. 5 XRD patterns of Acrylo-POSS and AS-POSS (a);
论 m/Z 2034.59。MALDI-TOF 质谱分析结果与 NMR TGA curve of AS-POSS (b)

分析结果吻合较好。综上所述，Acrylo-POSS 与 MPS 由于样品中夹杂的少量水挥发，AS-POSS 从开
之间的巯基点击反应效率较高，通过调节投料比实 始到 100 ℃有轻微的失重。TGA 曲线上只有 1 个明
现 了 对产物 结 构的精 确 控制。 当 MPS 与 显的失重台阶（300~700 ℃），对应失重率为 53.2%，
Acrylo-POSS 投料物质的量比为 4∶1 时，可以获得可 该阶段为 AS-POSS 外围有机取代基团的脱除引起