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金属低聚倍半硅氧烷是一类以有机-无机杂化纳米材料多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)为载体的催化剂,因具有优异的热氧稳定性、良好的力学性能和较高的催化活性而备受关注。本文以含氨基POSS与乙酰丙酮过渡金属化合物反应,制备出一系列POSS基过渡金属催化剂(POMSS),采用傅里叶红外光谱(FTIR)、紫外可见光谱(UV)、凝胶渗透色谱(GPC)、X射线衍射(XRD)等方法对POMSS结构进行表征。分别选用不同种类的POMSS与氰酸酯(CE)共混,制备出一系列POMSS/CE杂化材料。利用FTIR研究杂化体系的固化机理与固化度;利用差示扫描量热法(DSC)研究杂化体系的固化行为,结果表明,POMSS的加入可显著降低CE的固化温度和活化能,其中,添加2%的Fe(Ⅲ)催化效果最为明显,CE的固化峰值温度从308.8℃降低到140.0℃;利用动态力学热分析(DMTA)方法研究杂化材料的动态粘弹性能,在低温区,含Co-POSS的杂化材料储能模量均高于纯CE;利用热重分析法(TGA)研究杂化材料的热稳定性,Co-POSS的加入显著提高了 CE热稳定性,750℃残炭率也有所提高;利用扫描电镜(SEM)观察了杂化材料的断面形貌以及催化剂的分散状况,POMSS的加入改变了 CE树脂的断裂方式,断面形貌更加复杂,且POMSS在树脂基体中分散良好。合成两种含芘结构的衍生物(BZ和NMP)用于非共价修饰石墨烯,采用FTIR、1H-NMR、元素分析表征BZ和NMP的结构,采用FTIR、UV、TGA计算石墨烯表面吸附量。制备不同质量百分比的改性石墨烯/Cu-POSS/CE杂化体系,分别采用DSC、导热分析仪、DMTA和TGA研究了杂化体系固化动力学、导热性能、力学性能和热稳定性。结果表明,改性石墨烯的加入使杂化体系活化能降低,导热性能显著提高,热稳定性以及750℃残炭率显著升高。