1.2. Phụ gia nano trong chế tạo vật liệu cao su nanocompozit
1.2.5. Oligome Silsesquioxane đa diện
Cơng nghệ hóa học oligome Silsesquioxane đa diện (Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane – POSS) là bước phát triển khoa học mới đây của lĩnh vực công nghệ polyme. Các phân tử POSS được coi là hạt nhỏ nhất có thể của silica. Ngược lại, mỗi phân tử POSS có các nhóm chức hoạt động được liên kết cộng hóa trị, phù hợp cho phản ứng polyme hóa hoặc ghép monome POSS vào mạch polyme. Đồng thời, các phân tử POSS có các vùng hữu cơ khơng hoạt động để hòa tan và tương hợp các đoạn POSS với nhiều hệ polyme khác nhau. Cấu tạo của phân tử POSS được đưa ra trong Hình 1.19 [16].
Hình 1.19. Cấu trúc của POSS [16]
trong đó R đại diện cho các nhóm hữu cơ khơng hoạt động có tác dụng hịa tan phân tử và tương hợp với các chất hữu cơ khác, X đại diện cho các nhóm hoạt động để ghép hoặc polyme hóa. Khoảng cách Si-Si là 0,5nm và khoảng cách R-R là 1,5nm.
Hai đặc điểm độc đáo của POSS bao gồm: (1) thành phần hóa học là chất trung gian lai (RSiO 1,5) giữa silica (SiO2) và silicon (R2SiO) và (2) những phân tử
này đủ lớn so với kích thước của polyme và gần như tương đương về kích thước với hầu hết đoạn mạch và chuỗi polyme. Hệ polyme POSS được mơ tả trong Hình 1.20.
Hình 1.20. Hệ polyme POSS [16]
Cơng nghệ hóa học POSS đã được ứng dụng thành công trong chất dẻo. Ưu điểm của việc trộn POSS vào polyme bao gồm tăng cường các tính chất vật lý, ức chế quá trình cháy, nhiệt độ sử dụng cao hơn, tính chất cơ học được cải thiện và sản phẩm cuối có khối lượng nhẹ.
Nhờ kích thước cỡ nano và tương quan đến kích thước đại phân tử polyme, việc đưa các POSS vào nền polyme sẽ giúp các tính chất được tăng cường. POSS có khả năng kiểm soát chuyển động của mạch polyme trong khi đó vẫn duy trì được khả năng gia cơng và tính chất cơ học của polyme.
POSS đầu tiên được Không quân Hoa Kỳ phát triển cho những ứng dụng trong hàng không vũ trụ. Công việc nghiên cứu đang tiếp tục với nhiều loại monome và polyme POSS. Do bản chất hóa học, POSS có khả năng phối trộn với polyme thơng qua q trình đồng trùng hợp hoặc phối trộn bằng các kỹ thuật gia công hiện tại. Các kết quả nghiên cứu về phát triển hệ vật liệu polyme/POSS đã được nhóm tác giả Li [58] tổng hợp và công bố.