聚硅氧烷是一种以Si—O—Si键为主链的有机硅氧烷，由于同时含有无机硅和有机基团，所以聚硅氧烷不仅具有无机硅的化学稳定性和物理惰性，还具有良好柔韧性[1-4]。对聚硅氧烷进行改性以制成高加工性能、高使用性能的塑料制品是研究热点[5-8]。聚酰亚胺存在芳杂环结构，具有较好的耐热性、抗压、高模量等特性[9-11]。将酰亚胺环加入聚硅氧烷体系中，可利用两种化合物的结构优势，获得加工性、使用性、防腐蚀性较好的含酰亚胺环聚硅氧烷。这种材料可作为硅塑料、硅橡胶的原材料，广泛应用于塑料制品中脱模剂、防护涂层、润滑剂和稳定剂等方面[12]。郭伟杰等[13]利用苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)的酰亚胺与氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷(AEAPS)反应，得到兼具有柔性和刚性链段相结合的有机硅聚合物，合成的聚硅氧烷改善了其抗阻燃性及加工性能。贾园等[14]将含有亚氨基和氨基的新型超支化聚硅氧烷(HBPSi-NH2)对双马来酰亚胺树脂(BMI)改性，得到一种性能较好的工程塑料。贾园等[15]又将含有氨基的聚硅氧烷(PSi-NH2)和苯酚合成制备了一种冲击性能较好的聚硅氧烷化合物。杨开明等[16]制备了一种端氨基超支化聚硅氧烷(HBPSi-NH2)-聚酰胺酸(PAA)黏结剂(HBPSi-PAA)。本实验采用双酚A型二醚二烯烃(BPADA-AA)，在speier催化剂下与1,1,3,3-四甲基二硅氧烷进行反应，合成一类含酰亚胺环聚硅氧烷，以酰亚胺环硅烷偶联剂(BPADA-AA-TES)为原料，与水反应制备特殊POSS结构的含酰亚胺环聚硅氧烷，对两种材料进行TG和DSC测试，以得到兼具优良加工性能，热学性能的树脂材料。1实验部分1.1主要原料双酚A型二醚二烯烃(BPADA-AA)、酰亚胺环硅烷偶联剂(BPADA-AA-TES)、去离子水，南昌大学化学学院实验室自制；冰乙酸、四氢呋喃(THF)、Speier催化剂、1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，分析纯，阿拉丁试剂（上海）有限公司；甲醇、乙醇、甲苯、二氯甲烷，分析纯，国药集团化学试剂有限公司。1.2仪器与设备数显恒温油浴锅，HH-S，常州新瑞仪器有限公司；磁力搅拌器，MYP19-2，上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司；熔点测定仪，MP420，海能未来科技股份有限公司；傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)，FTIR-1500，河南奥普斯仪器设备有限公司；真空干燥箱，TC88，南京诺帆机械设备有限公司；旋转蒸发仪，RE-201D，郑州长征仪器制造有限公司；热重分析仪(TG)，HTG-1、差示扫描量热仪(DSC)，HSC-4，北京恒久实验设备有限公司。1.3样品制备1.3.1含酰亚胺环聚硅氧烷的合成将5 g(8.35 mmol)BPADA-AA和100 mL THF，加入250 mL三颈烧瓶中，利用磁力搅拌器进行搅拌，待化合物溶解后，在N2气氛中，逐滴加入2% speier催化剂，加热升温至60 ℃，活化30 min。加入0.988 g(8.35 mmol)1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，反应8 h后，冷却至常温，将产物减压旋蒸除去溶剂，得到黏稠状灰白色液体，在热乙醇中溶解，冷却析出乳白色固体。采用乙醇多次清洗后，置于50 ℃干燥箱约12 h，得到4.1 g白色固体，质量分数为65.7%。图1为含酰亚胺环聚硅氧烷的合成路线。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.07.014.F001图1含酰亚胺环聚硅氧烷的合成路线Fig.1Synthetic route of polysiloxane containing imide ring1.3.2POSS结构的含酰亚胺环聚硅氧烷的合成称取5 g(5.56 mmol)BPADA-AA-TES加入250 mL圆底烧瓶中，加入50 mL无水乙醇，添加0.21 g(11.68 mmol)蒸馏水，装上防爆球后，将圆底烧瓶转移至双排管，再添加油浴装置，抽真空，反应温度设置50 ℃，启动搅拌器，反应12 h，反应过程中白色固体逐渐消失。待白色固体完全消失，将反应温度提高至85 ℃，反应6 h，又能够观察到有白色固体析出，反应2 h后，将反应温度冷却至室温，将最后混合液倒入抽滤装置抽滤，滤饼用蒸馏水多次清洗，置于50 ℃干燥箱约12 h，得到2.3 g白色固体，质量分数为33.8%。图2为POSS结构的含酰亚胺环聚硅氧烷合成路线。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.07.014.F002图2POSS结构的含酰亚胺环聚硅氧烷的合成路线Fig.2Synthesis route of polysiloxane containing imide ring with POSS structure1.4性能测试与表征FTIR测试：测试范围500~3 500 cm-1。TG分析：N2气氛，测试范围25~800 ℃。DSC测试：N2气氛，气体流速为50 mL/min，测试范围25~800 ℃，升温速率为10 ℃/min。2结果与讨论2.1FTIR分析图3为含酰亚胺环聚硅氧烷的FTIR谱图。从图3可以看出，在3 060 cm-1处为苯环C—H键的伸缩振动峰[17]；在2 970 cm-1、2 930 cm-1处为饱和C—H键的伸缩振动峰[18]；在1 768 cm-1、1 708 cm-1处为酰亚胺环C=O键的伸缩振动峰；在1 387 cm-1处为酰亚胺环C—N键的伸缩振动峰[19]；在1 235 cm-1处为Si—CH3键伸缩振动峰；在1 050 cm-1处为—Si—O—Si—键伸缩振动峰[20]。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.07.014.F003图3含酰亚胺环聚硅氧烷的FTIR谱图Fig.3FTIR specture of polysiloxane containing imide ring图4为POSS结构的含酰亚胺环聚硅氧烷的FTIR谱图。从图4可以看出，在3 068 cm-1处为苯环C—H键的伸缩振动峰；在2 965 cm-1、2 930 cm-1处为饱和C—H键的伸缩振动峰；在1 768 cm-1、1 718 cm-1处为酰亚胺环C=O键的伸缩振动峰；在1 388 cm-1处为酰亚胺环C—N键的伸缩振动峰；在1 272 cm-1处为醚键C—O—C键的伸缩振动峰[21]；在1 170 cm-1、1 075 cm-1处为—Si—O—键伸缩振动峰。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.07.014.F004图4POSS结构的含酰亚胺环聚硅氧烷的FTIR谱图Fig.4FTIR specture of polysiloxane containing imide ring with POSS structure2.2热学性能分析2.2.1DSC分析图5为含酰亚胺环聚硅氧烷的DSC曲线。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.07.014.F005图5含酰亚胺环聚硅氧烷的DSC曲线Fig.5DSC curve of polysiloxane containing imide ring从图5可以看出，含酰亚胺环聚硅氧烷随着温度升高，热流率比较平缓，当温度升高至251 ℃，出现一个突跃峰，此时非晶态含酰亚胺环聚硅氧烷的聚集状态由玻璃态转向高弹态。含酰亚胺环聚硅氧烷的玻璃化转变温度(Tg)不高，为251 ℃。聚硅氧烷的结构柔韧性较好，制成的塑料使用性能和加工性能优良。图6为POSS结构的含酰亚胺环聚硅氧烷的DSC曲线。从图6可以看出，POSS结构的含酰亚胺环聚硅氧烷随着温度的升高，热流率比较平缓，当温度升高至211 ℃出现一个突跃峰，此时非晶态POSS结构的含酰亚胺环聚硅氧烷的聚集状态由玻璃态转向高弹态。POSS结构的含酰亚胺环聚硅氧烷的Tg为211 ℃。POSS结构的含酰亚胺环聚硅氧烷的Tg低于酰亚胺环聚硅氧烷，说明POSS结构的含聚硅氧烷的柔韧性更好，制成的塑料弹性和加工性能更好。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.07.014.F006图6POSS结构的含酰亚胺环聚硅氧烷的DSC曲线Fig.6DSC curve of polysiloxane containing imide ring with POSS structure2.2.2TG分析图7为含酰亚胺环聚硅氧烷的TG曲线。从图7可以看出，随着温度的升高，含酰亚胺环聚硅氧烷的TG曲线在400 ℃以内没有明显变化，说明聚硅氧烷结构没有什么变化，此时耐热性较好。当温度到达474 ℃时，含酰亚胺环聚硅氧烷的TG曲线急剧下降，此时聚合物开始分解，10%分解温度(Td10%)为474 ℃。结果表明，含酰亚胺环聚硅氧烷的耐热性较好，制成的塑料制品可以用于温度较高的环境中。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.07.014.F007图7含酰亚胺环聚硅氧烷的TG曲线Fig.7TG curve of polysiloxane containing imide ring图8为POSS结构的含酰亚胺环聚硅氧烷的TG曲线。从图8可以看出，温度为400 ℃以内，POSS结构的含酰亚胺环聚硅氧烷的TG曲线比较平稳，说明材料没有发生明显失重，此时耐热性能较好。当温度到达452 ℃时，POSS结构的含酰亚胺环聚硅氧烷的TG曲线急剧下降，此时聚合物开始分解，Td10%为452 ℃，低于含酰亚胺环聚硅氧烷的Td10%。研究表明，POSS结构的含酰亚胺环聚硅氧烷的耐热性较好，但低于含酰亚胺环聚硅氧烷。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.07.014.F008图8POSS结构的含酰亚胺环聚硅氧烷的TG曲线Fig.8TG curve of polysiloxane containing imide ring with POSS structure3结论将BPADA-AA与1,1,3,3-四甲基二硅氧烷通过硅氢加成反应，制备了含酰亚胺环改性聚硅氧烷材料。含酰亚胺环改性聚硅氧烷的Tg为251 ℃，Td10%为474 ℃，具有较好的热稳定性能。将BPADA-AA-TES转化为POSS结构，制备POSS结构的含酰亚胺环聚硅氧烷。POSS结构的含酰亚胺环聚硅氧烷的Tg为211 ℃，Td10%为452 ℃，也具有较好的热稳定性能。含酰亚胺环改性聚硅氧烷材料热学性能更突出。两种聚硅氧烷的加工性能、弹性及耐热性均较好，可制成耐性能优良的塑料制品。