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中科院上海有机所房强研究员课题组:具有高耐热和高透明性的本征型高折射率硅氧烷-硫化聚合物
2018-10-09 来源:中国流变网    点击次数:82次    

  具有高折射率的聚合物被广泛应用于光学领域,比如镜片,封装膜,增透膜及红外显像。通常,高折射率聚合物主要分为两类:本征型和纳米复合型。纳米复合型因掺杂了高折射率的无机纳米粒子而表现出高于1.8的折射率,但其稳定性和加工性较差。本征高折射率聚合物则可以避免以上不足,但折射率难以突破1.8。因此,设计并制备具有高折射率的本征聚合物成为现今的一大热点。

  近年来,含硅聚合物因其优异的稳定性和与基底极强的粘附性而备受关注。而含硅的本征高折射率聚合物大部分为聚硅氧烷,合成方法大多采用溶胶-凝胶或硅氢加成。这两种方法制备出的含硅聚合物折射率并不高(约1.6),因而其应用范围大大受限。除了高折射率这一必要因素外,耐热性和透光性也对聚合物材料能否广泛运用有着至关重要的影响。

  中科院上海有机所房强研究员课题组,以价廉易得的4-氯苯乙烯,四乙氧基硅烷和4''''''''4-二巯基二苯硫醚为原料,运用Piers-Rubinsztajn 反应和Thiol-Ene偶联反应快速高效地制备出了两种硅氧烷-硫化聚合物。4''''''''4-二巯基二苯硫醚不具有普通硫醇难闻的气味,使用其为原料不仅有利于聚合物的大量制备,而且芳香基团可以显著提高聚合物的耐热性。相比于其他含硅本征高折射率聚合物,该类聚合物表现出较好的热稳定性,其玻璃化温度高达120 ℃,5%热失重分解温度高达320 ℃。这一优异的耐热性扩大了它们在高耐热光学材料中的应用。此外,兼具柔性和韧性的聚合物薄膜在可见光波长为546nm处表现出高达1.665的折射率,在近红外光波长为1000nm处仍保持1.648的高折射率(图1)。并且,在波长为400至 2000 nm区间内,聚合物薄膜的透光率均高达90%(图2)。以上优异的性能表明所制备的新型本征高折射率硅氧烷-硫化聚合物具有广泛的光学应用前景,可被应用于增透膜、LED封装材料和红外光传输材料。

图1,硅氧烷-硫化聚合物薄膜的折射率随波长变化曲线图。

图2,硅氧烷-硫化聚合物薄膜的紫外-近红外光谱图。

  这一成果近期发表在《Macromolecules》上,中科院上海有机所硕士生陈晓瑶为论文的第一作者,房强研究员孙晶副研究员为论文的通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基金项目(21574146,21774140)的资助。

  论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.8b01586

 
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