含雜原子的光學(xué)樹(shù)脂的制備與性能.pdf

1、光學(xué)材料是一種有機(jī)聚合物樹(shù)脂材料，近些年來(lái)發(fā)展得較為快速且實(shí)用性較高，與無(wú)機(jī)玻璃相比，聚合物光學(xué)材料還具有優(yōu)異的加工性能和光學(xué)性能。一般的環(huán)氧光學(xué)樹(shù)脂，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和彈性模量，良好的耐溶劑性，可適用于大部分的光學(xué)領(lǐng)域，但對(duì)某些特殊用途的光學(xué)元器件仍然要求其具有更高的精密度和高性能。硫原子的相對(duì)密度較低，色散較小，摩爾折光指數(shù)較高，將其引入到環(huán)氧樹(shù)脂中，從而制備具有較高折射率、綜合性能優(yōu)良的光學(xué)樹(shù)脂。
　　本文以4,4'-二羥

2、基二苯硫醚和環(huán)氧氯丙烷為原料，以氫氧化鈉（NaOH）為催化劑合成了一種含硫的環(huán)氧樹(shù)脂（THEP），并將此環(huán)氧樹(shù)脂與丙烯酸發(fā)生開(kāi)環(huán)酯化反應(yīng)合成了含硫的環(huán)氧丙烯酸酯樹(shù)脂（EA）。再以含硫環(huán)氧丙烯酸酯樹(shù)脂為大單體，分別與苯乙烯（St）和甲基丙烯酸甲酯（MMA）共聚，制備了一系列具有較高折光指數(shù)、較高透光率的光學(xué)樹(shù)脂材料。運(yùn)用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法，分別對(duì)含硫環(huán)氧樹(shù)脂及環(huán)氧丙烯酸酯樹(shù)脂的合成進(jìn)行了優(yōu)化。合成含硫環(huán)氧樹(shù)脂的最佳反應(yīng)條件為：醚化反應(yīng)時(shí)間4h

3、，閉環(huán)反應(yīng)時(shí)間2h，n（NaOH）/n（4,4'-二羥基二苯硫醚）=1.2:1，反應(yīng)溫度90℃。通過(guò)此實(shí)驗(yàn)方案，合成的含硫環(huán)氧樹(shù)脂的環(huán)氧值為4.599mmol/g，產(chǎn)率為87.79％。合成環(huán)氧丙烯酸酯樹(shù)脂的最佳條件為：催化劑用量為原料總重量的3％，滴加溫度為70℃，反應(yīng)溫度為95℃，反應(yīng)時(shí)間為4h。以此實(shí)驗(yàn)方案合成的含硫環(huán)氧丙烯酸酯樹(shù)脂的環(huán)氧值為0.0797mmol/g，酸值為2.2468mgKOH/g。通過(guò)傅里葉變換紅外光譜（FTIR

4、）、核磁共振氫譜（1H-NMR）和碳譜（13C-NMR）表征了所合成樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)。含硫環(huán)氧丙烯酸酯樹(shù)脂（EA）分別與苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯共聚得到的固化樹(shù)脂，透光率基本高于80％，折光指數(shù)和表面硬度隨著共聚組成中EA的含量的增加而增加，且均高于相應(yīng)的PS或PMMA。當(dāng)EA在共聚組成比中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75％時(shí)，EA/St共聚樹(shù)脂的折光指數(shù)達(dá)到1.60，EA/MMA共聚樹(shù)脂的折光指數(shù)達(dá)到1.57。固化樹(shù)脂的吸水率均隨著共聚組成中EA的含量增