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近年来,聚合物光学材料以其密度小、抗冲击性能好、易加工等优异性能,被广泛应用于眼镜片、光学透镜、光学粘合剂以及光电器件等诸多光学领域。低折射率光学材料应用在涂层上可以减少涂层数目;应用在光纤芯包层上可获得光损耗小、透过率高和耐候性好的包层材料。高折射率光学材料可以让器件的曲率和厚度进一步降低,质量比低折射率的光学塑料更轻。因此,本文根据分子设计原理,在聚合物主链中引入折射度较高的硫原子和折射度较低氟原子来分别提高和降低材料的折射率。同时制备ZnS纳米粒子希望与聚合物复合得到高折射率的复合光学材料。
在第二章,我们以间苯二甲基二异氰酸酯(XDI)和硫含量较高的2,3-二巯基乙基硫代丙硫醇(BES)为基本原料,通过调节-NCO/-SH摩尔比,制备了折射率在1.6585~1.6617之间可调的含硫聚氨酯网络光学塑料。研究了XDI-BES光学材料的折射率、透光率、密度、力学性能和疏水性随着巯基摩尔含量的变化规律。结果表明,当n(-SH)/n(-NCO)=1~1.1时光学材料的综合性能最好。
在第三章,我们用BES与乙氧化双酚A甲基丙烯酸双酯(SR150)、三甲基丙烷(甲基)丙烯酸甲酯(SR454)和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(SR350)均聚或共聚,制备出了硫醚,改性的聚丙烯酸酯类光学材料。在BES-SR150均聚光学材料中,可通过调节BES的含量使折射率在1.5720~1.5790之间可调。在SR150-SR454-BES与SR150-SR350-BES共聚光学材料中,固定碳碳双键和巯基的比例为1比1不变,调节SR150在丙烯酸酯中的比例来研究丙烯酸酯单体配比的不同对光学材料各种性能的影响。研究表明无论是均聚树脂还是共聚树脂均具有良好的综合性能,且当三官能团的丙烯酸酯用量在80%~100%之间时制得的树脂密度最低,拉伸性能和疏水性能最好。
在第四章,我们通过甲基丙烯酸甲酯(MMA)与甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEMA)共聚的方式在光学材料中引入氟原子,制得的MMA-TFEMA共聚光学材料具有折射率低、表面硬度大及疏水性强等特点。且随着TFEMA摩尔百分含量的增加,MMA-TFEMA共聚光学材料的折射率逐渐减小,疏水性能增强。
在第五章,我们用BES作为包覆剂在低温下合成出了粒径在43~115nm之间的硫化锌纳米粒子,研究了反应物配比、反应温度和包覆剂含量等因素对ZnS粒径的影响。研究表明随着Zn2+/S2-摩尔比的降低,温度的升高、包覆剂含量的增加,ZnS纳米粒子粒径逐渐减小。且BES的过量可以使ZnS纳米粒子表面功能化。同时我们还对ZnS纳米粒子的吸收性能和荧光性进行了表征,结果表明合成出的纳米粒子可以应用于光学器件中。