[00127592]硅氧烷水解缩合超分子作用与复合材料功能化

有机硅氧烷在有机无机功能复合材料中具有极为广泛应用,以指导其合成的有机硅氧烷水解缩合反应研究就成为重要的基础性课题。早期研究主要集中在取代基电子效应及位阻效应对缩合产物结构的影响研究。随着科学技术发展及应用需求拓展,取代基对有机硅氧烷水解缩合体系相行为影响得到了广泛关注。主要体现在疏水性取代基对其前驱体在气液界面组装行为影响、体相中特殊官能团取代基弱相互作用对微区倍半硅氧烷无机骨架的影响、外源性添加物对有机硅氧烷水解缩合Si-O-Si网络结构的影响等。尽管这些研究在个例上和气液界面上显示了不可忽视的超分子作用,但体相中有机硅氧烷水解产物超分子作用未得到应有的重视。事实上,除有机硅氧烷中取代基空间效应及电子效应对Si-O-Si无机网络结构产生影响外,超分子作用是不可忽视的重要因素。然而,由于Si-O-Si网络结构演化的复杂性以及超分子作用强度的微弱性和因素的多样性,使有机硅氧烷sol-gel过程中的超分子作用不仅未得到重视而且存一定挑战性。因此,这是一个具有重要理论和应用价值的基础及应用基础研究课题。 在3 项国家自然科学基金项目资助下,开展了有机硅氧烷sol-gel过程中超分子作用机制研究,以及基于超分子作用的功能化复合材料的设计与合成研究。这些项目旨在利用荧光探针及光谱表征技术： （1）揭示有机硅氧烷类表面活性剂簇集行为及其对缩合产物结构的影响规律; （2）发现紫外光辐照促进有机硅氧烷胶凝现象,提出并证明了羟基自由基对Si-O-Si网络结构的重建机理; （3）发现特种氨基酸对有机硅氧烷水解产物的催化胶凝现象,提出并证明了过渡共组装催化凝胶机制; （4）基于有机硅氧烷超分子作用特性,设计合成了用于深度脱硫微反应器、磷脂双层复合材料、多级宽尺度孔材料、凝胶复合功能材料。 本成果不仅丰富了有机硅氧烷水解缩合反应,而且为有机硅氧烷功能化复合材料设计合成开辟了新途径。围绕以上研究,先后在Chem. Mater、J. Mater. Chem.、J. Phys. Chem. B、Langmuir、Soft Matter、ACS Appl. Mater. Interfaces等SCI源刊发表学术论文15 多篇。它引总计111 次。申请授权发明专利6 项,申报国家级、省部级等课题5 项。