高折射率光学有机硅灌封材料的研究

摘要

有机硅灌封材料与传统的环氧树脂等相比具有优异的化学稳定性、良好的电气性、耐湿性、耐高低温、耐紫外辐射老化性等，使其成为大功率LED、航空航天、光伏等行业的首选灌封材料。随着科学技术的飞速发展，对有机硅灌封材料的需求日益增大，对材料的光学、耐热等性能也提出了更高的要求，但是只是通过填料改性的方式难以大幅度提高受限于分子结构的有机硅灌封材料的各方面性能，因此，近年来有机硅的分子结构改性研究成为国内外科研人员所关注的重点之一。
　　本文通过对-双（二甲基羟基硅基）苯(BHB)在聚硅氧烷主链中引入硅亚苯基对有机硅主链进行结构改性，硅亚苯基能显著提高聚硅氧烷和硅橡胶的耐热稳定性和耐辐射老化性能。首先BHB与环硅氧烷在TMAH催化条件下进行阴离子开环聚合和脱水缩合的混合反应合成苯撑聚硅氧烷，通过Pt-V4配合物作催化剂，苯撑聚硅氧烷与含氢硅油的硅氢加成反应制备苯撑液体硅橡胶。红外、核磁氢谱、XRD、GPC、TGA、UV对聚硅氧烷和硅橡胶进行结构、分子量及其分布、耐热性、光学等性能进行表征。结果表明:通过混合反应成功制备了亚苯基分散较好的苯撑聚硅氧烷;原料中的BHB使得聚合物实际分子量大于理论值，BHB增加则差值增大，通过控制封端剂用量仍能控制分子量，获得较好分子量分布的产物;亚苯基明显提高了聚硅氧烷和硅橡胶的耐热稳定性;亚苯基含量的提高使硅橡胶的透光率降低，硬度提高，体积溶胀率增大。
　　此外，还通过四甲基四（2-苯硫基乙基）环四硅氧烷(T4)在侧链引入含硫基团对有机硅侧链进行改性，含S元素的有机硅能折射率高、色散低、耐候性能好、综合性能优异，是提高有机硅折射率及光学性能的良好途径。首先四甲基四乙烯基环四硅氧烷与苯硫酚的Thiol-ene反应合成T4，再通过阴离子开环聚合和硅氢加成制备含硫聚硅氧烷和硅橡胶，使用红外、核磁氢谱、GPC、TGA、UV等对产物进行结构、分子量及分布、光学性能、耐热性能等进行表征。红外及核磁结构表征表明T4和聚硅氧烷结构中含有2-苯硫基乙基;T4的存在使得阴离子开环聚合反应产物分子量大于理论控制分子量，分子量分布增大;含硫侧链降低了材料的透光性，提高折射率，且对耐热性能影响不大。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 光学灌封材料概况

1．2 加成型有机硅灌封材料

1．2．1 基础聚合物

1．2．2 交联剂

1．2．3 催化剂

1．3 影响有机硅灌封材料性能的因素及研究进展

1．3．1 光学性能

1．3．2 耐热性能

1．3．3 力学性能

1．3．4 其他方面的性能

1．4 课题研究目的及内容

1．4．1 课题研究目的

1．4．2 课题研究内容

2 苯撑聚硅氧烷的合成及表征

2．1 引言

2．2 实验药品及仪器

2．2．1 实验药品及试剂

2．2．2 实验仪器设备

2．3 反应原理

2．4 苯撑聚硅氧烷合成及测试

2．4．1 对-双(二甲基羟基硅基)苯(BHB)的合成

2．4．2 苯撑聚硅氧烷的合成

2．4．3 苯撑单体及苯撑聚硅氧烷的测试方法

2．5 结果与讨论

2．5．1 苯撑的结构及熔点表征

2．5．2 苯撑聚硅氧烷的结构表征

2．5．3 反应条件的探讨

2．5．4 苯撑聚硅氧烷的凝胶色谱

2．5．5 苯撑聚硅氧烷热分析

2．6 本章小结

3 加成型苯撑液体硅橡胶的制备及性能表征

3．1 引言

3．2 实验药品及仪器

3．2．1 实验药品

3．2．2 实验仪器设备

3．3 苯基苯撑液体硅橡胶的制备及表征

3．3．1 苯撑液体硅橡胶的制备

3．3．2 苯基苯撑聚硅氧烷及硅橡胶性能测试

3．4 结果与讨论

3．4．1 亚苯基在硅橡胶分子结构中分散性表征

3．4．2 亚苯基对硅橡胶溶胀性能的影响

3．4．3 亚苯基含量对光学性能和硬度的影响

3．4．4 亚苯基对硅橡胶热性能的影响

3．4．5 侧链苯基对耐热性能的影响

3．5 本章小结

4 加成型含硫液体硅橡胶的制备及表征

4．1 引言

4．2 实验药品及仪器

4．2．1 实验药品

4．2．2 实验仪器

4．3 反应原理

4．4 含硫硅橡胶的制备

4．4．1 四(2-苯硫基乙基)四甲基环四硅氧烷(T4)的合成

4．4．2 2-苯硫基乙基聚硅氧烷的合成

4．4．3 含硫加成型硅橡胶的制备

4．4．4 测试方法

4．5 结果与讨论

4．5．1 四(2-苯硫基乙基)四甲基环四硅氧烷(T4)的结构表征

4．5．2 2-苯硫基乙基聚硅氧烷的结构表征

4．5．3 含硫聚硅氧烷的凝胶色谱

4．5．4 含硫聚硅氧烷及硅橡胶热稳定性表征

4．5．5 含硫液体硅橡胶透光率测试

4．6 本章小结

5 结论和展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果