Nanocomposites obtained by photopolymerization of (methacrylate monomer)/(methacrylate functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxane) system

Nanocomposites based on a mixture of poly(ethylene glycol) dimethacrylate (PEGDM) with poly(ethylene glycol) monomethacrylate (PEGMM) (mass ratio 1:1) and propyl methacrylate functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxane (M-POSS) were obtained by photopolymerization. Both the polymerization kinetics of compositions (with M-POSS contents loadings between 0 and 100 wt. %) and mechanical properties (with M-POSS contents between 0 and 35 wt. %) were investigated. It was found that M-POSS addition accelerates or retards the polymerization, depending on its concentration and reduces double bond conversion, however significantly increases modulus (E), tensile stress (σM) and hardness (H) of the resulting nanocomposite.

---

Otrzymano nanokompozyty na bazie równowagowej mieszaniny mono- i dimetakrylanu glikolu poli(oksy)etylenowego oraz poliedrycznego silseskwioksanu funkcjonalizowanego grupami metakryloksypropylowymi (M-POSS). Zbadano kinetykę fotopolimeryzacji kompozycji zawierających 0-100 % mas. M-POSS oraz właściwości mechaniczne [wytrzymałość na rozciąganie (σM), moduł (E), wydłużenie przy zerwaniu (εB), twardość wg Shore'a A (H)] produktów zawierających 0-35 % mas. M-POSS (rys. 3). Stwierdzono, że dodatek M-POSS zwiększa szybkość fotopolimeryzacji (Rp) próbek o średnich stężeniach M-POSS (do 15 % mas.), a zmniejsza w przypadku próbek o stężeniach wyższych (rys. 2). Stopień konwersji wiązań podwójnych (pf) maleje ze wzrostem zawartości M-POSS (rys. 2b). Pomimo tego, zaobserwowano wzrost sztywności materiału przejawiający się gwałtownym wzrostem wartości modułu E (w próbce o zawartości POSS wynoszącej 35 % mas. aż 30-krotnym), wzrostem σM (nawet 4-krotnym), spadkiem εB oraz znaczącym wzrostem H (ok. 3-krotnym w próbce o zawartości M-POSS 35 % mas.).