高折射率聚合物材料的设计、制备及表征

发布时间：2021-05-12 14:41

　　具有高折射率的功能性光学聚合物材料由于在眼镜片、光学胶粘剂、棱镜、光波导等领域的广泛应用而备受关注。聚合物折射率越高,越能有效地降低光学器件的厚度与曲率,使得光学元件轻量化和小型化而更有利于光学器件的广泛应用。根据适用范围的不同,本论文从以下三个方面设计制备高折射率聚合物材料,并对高折射率聚合物材料进行性能测试和表征。1.将高折射率的氧化锌（Zn O）纳米粒子超声均匀分散到丙烯酸（AA）单体中,以N,N′-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）为交联剂,过硫酸铵（APS）为引发剂,一步化学合成一种高透明性、高折射率、高吸水性的Zn O-PAA纳米复合水凝胶。该复合水凝胶在可见光区透过率最高达到99%,折射率最高为1.3783。且该水凝胶随着Zn O增加,机械性能和热稳定性均增加。此外,该复合水凝胶对革兰氏阴性菌种大肠杆菌和革兰氏阳性菌种金黄色葡萄球菌均具有良好的抗菌效果。因此设计的水凝胶纳米复合材料有望应用于人工角膜植入物,并具有其他潜在的生物应用价值。2.通过简单的自由基聚合反应成功制备出一系列由不同水溶性溶剂和聚丙烯酸（PAA）组成的折射率在1.3415-1.4479范围内可调的Yx/PAA水... 

【文章来源】：长春理工大学吉林省

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 高折射率聚合物材料
        1.2.1 高折射率光学树脂
        1.2.2 高折射率水凝胶
    1.3 高折射率聚合物材料的制备方法
        1.3.1 高折射率有机-无机纳米复合材料
        1.3.2 含硫高折射率聚合物
    1.4 高折射率聚合物材料应用
        1.4.1 光学胶粘剂
        1.4.2 光学透镜
        1.4.3 梯度折射率聚合物材料
        1.4.4 发光二极管(LED)封装材料
    1.5 研究目的及意义
    1.6 主要研究内容
第2章 高折射率抗菌水凝胶的制备
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 实验设备与仪器
        2.2.3 Zn O-PAA水凝胶的制备
    2.3 测试与表征
        2.3.1 X射线衍射测试(XRD)
        2.3.2 溶胀行为测试
        2.3.3 折射率和阿贝数测试
        2.3.4 紫外测试
        2.3.5 抗菌性能检测
        2.3.6 力学性能测试
        2.3.7 热重分析(TGA)
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 ZnO-PAA水凝胶反应机理
        2.4.2 XRD分析
        2.4.3 ZnO-PAA水凝胶的溶胀性能
        2.4.4 ZnO-PAA水凝胶的折射率
        2.4.5 ZnO-PAA水凝胶的光学性能
        2.4.6 水凝胶抗菌性能分析
        2.4.7 水凝胶的机械性能
        2.4.8 水凝胶的热性能
    2.5 小结
第3章 梯度折射率水凝胶的设计与制备
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂
        3.2.2 实验设备与仪器
        3.2.3 不同溶剂的PAA水凝胶的制备
        3.2.4 梯度折射率PAA水凝胶的制备
    3.3 测试与表征
        3.3.1 水凝胶折射率测试
        3.3.2 紫外测试
        3.3.3 机械性能测试
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 不同溶剂的PAA水凝胶的制备
        3.4.2 Yx/PAA水凝胶的折射率
        3.4.3 Yx/PAA水凝胶的透过率
        3.4.4 Yx/PAA水凝胶的机械性能
        3.4.5 梯度折射率PAA水凝胶的制备
        3.4.6 梯度折射率PAA水凝胶的机械性能
    3.5 小结
第4章 高折射率含硫聚合物材料的设计与制备
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验材料
        4.2.2 实验设备与仪器
        4.2.3 PS-CS_2-S膜的制备
        4.2.4 St-S聚合物的合成
        4.2.5 PS-TR-S膜的制备
        4.2.6 PS-BP-S膜的制备
        4.2.7 PS-BP-St-S膜的制备
    4.3 测试与表征
        4.3.1 折射率和阿贝数测试
        4.3.2 红外测试
        4.3.3 紫外测试
        4.3.4 扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱分析(EDS)测试
        4.3.5 凝胶渗透色谱(GPC)测试
        4.3.6 热重分析(TGA)
        4.3.7 差示扫描量热分析(DSC)
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 含硫PS膜的折射率和阿贝数
        4.4.2 PS-TR-S膜的元素分布分析
        4.4.3 PS-BP-St-S膜的元素分布分析
        4.4.4 含硫PS膜的光学性能
        4.4.5 含硫PS聚合物的TGA分析
        4.4.6 含硫PS聚合物的DSC分析
    4.5 小结
第5章 总结与展望
参考文献
致谢
附录 A 攻读硕士学位期间发表论文与研究成果清单
附录 B 攻读硕士学位期间参加的科研项目及获奖情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]双重交联VSNPs-PAA纳米复合水凝胶的制备及其溶胀性能的研究[J]. 林海豹,刘遵峰.  离子交换与吸附. 2018(02)
[2]高折射率光学树脂的研究进展[J]. 陈文婧,于洁.  化学与生物工程. 2017(08)
[3]高折射率含硫树脂光学材料研究进展[J]. 申烦,王坤,鄢道仁,张智勇,关金涛,张开诚,戴志群.  化学世界. 2016(07)
[4]高折光指数聚合物研究进展[J]. 陈爽,杨晓明,屠迎锋.  高分子通报. 2015(10)
[5]高折射率聚合物-无机纳米光学杂化材料的设计与制备及其应用[J]. 张国彦,张纪斌,杨柏.  高分子学报. 2013(05)
[6]高折射率光学树脂的结构设计[J]. 李志斌,王跃川.  材料导报. 2010(13)
[7]Effect of crystalline lens surfaces and refractive index on image quality by model simulation analysis[J]. 孔梅梅,高志山,陈磊,李新华.  Chinese Optics Letters. 2008(05)
[8]高折射率环氧和环硫型光学树脂的研究进展[J]. 吕长利,崔占臣,杨柏.  应用化学. 2001(05)

硕士论文
[1]聚合物复合物的结构设计及其在折射率调控领域的应用[D]. 何源源.长春理工大学 2017



本文编号：3183595