新型高折射率环硫树脂的分子设计与合成研究

High refractive index optical material has become a research hotspot in advanced photoelectric fields. This research is to systematically study the high refractive index (n>1.71) episulfide-type optical resins. The molecular structures of the episulfide-type optical resins have been designed from the molecular level. By incorporation of the high molar refractive groups, i.e. thianthrene-containing groups and thioether, into the molecular structures of episulfides to improve their refractive indices, at the same time, the Abbe's nummber, transparency, heat resistance and mechanical properties are also considered. Systematically study the influence of thianthrene-containing groups and different thioether groups on the overall properties of episulfides, master the synthesis techniques of episulfides, provide theoretical basis and fundamental data for future development of advanced high refractive index photoelectric material.

高折射率光学材料是先进光电领域内的热点研究课题。本申请课题拟对高折射率（折射率>1.71）的环硫树脂光学材料进行深入系统的研究。从分子水平上设计上述聚合物的化学结构。通过将噻蒽以及硫醚等高摩尔折射率基团引入环硫树脂的分子结构中，进一步提高其折射率，同时兼顾材料的阿贝数、光学透明性、耐热稳定性能以及机械性能。在系统研究噻蒽、不同硫醚等含硫基团对环硫树脂综合性能影响规律的基础上，掌握环硫树脂的化学制备技术，为未来研制开发先进高折射率光电材料提供理论依据与基础数据。

本研究采用2,7-二巯基噻蒽和2,7-双[4’-巯基苯基硫基]噻蒽，通过两步法，成功制备了两种新型的高折射率环氧树脂单体， 2,7-双（β-环氧丙基硫基）噻蒽（4SEP）和2,7-双[4’-(β-环氧丙基硫基)苯基硫基]噻蒽（6SEP）。合成了一种环氧树脂固化剂2,7-二巯基噻蒽（TDT）。通过傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）和核磁共振仪的氢谱（1H NMR）和碳谱（13C NMR）表征合成产物的分子结构，用差示扫描量热仪（DSC）、热重分析仪、阿贝折射仪和棱镜耦合仪研究了环氧树脂、环氧树脂固化体系及其固化物的固化活性、光学性能和热稳定性能，并与普通的双酚A环氧树脂（DGEBA）的相应性能进行对比。.研究结果表明，4SEP的折射率大于1.70， 6SEP的折射率为1.684，均高于目前文献报道的环氧树脂的最高值。两种环氧树脂与甲基六氢苯酐（MeHHPA）和阳离子固化剂AC0007组成固化体系，其中4SEP与MeHHPA和阳离子固化剂AC0007的固化物的折射率分别为1.6808和1.7223，比DGEBA与MeHHPA和阳离子固化剂AC0007的固化物的折射率的1.5639和1.5882分别提高了0.1169和0.1341。4SEP与MeHHPA和阳离子固化剂AC0007的固化物具有良好的耐热性能，4SEP/MeHHPA 5%热失重温度为327.8℃，4SEP/AC0007 5%热失重温度为323.1℃，均高于采用对应结构固化剂的DGEBA环氧树脂的固化物的热性能。说明噻蒽和硫醚基团的引入有利于提高环氧树脂的折射率和耐热性能。.采用硫酚固化剂折射率高，固化速率快。采用合成的二硫酚TDT与DGEBA组成固化体系，与DGEBA/MeHHPA固化体系进行对比。DGEBA/TDT固化物折射率为1.6762，比DGEBA/MeHHPA的1.5639提高了0.1123。DGEBA/TDT固化物具有良好的耐热性能，其固化物5%热失重温度为350.7℃，对比DGEBA/MeHHPA固化物的5%热失重温度为271.3℃，采用TDT固化的环氧树脂具有更优异的耐热性能。含噻蒽基的环氧树脂固化物的高折射率和优异的耐热性能使其有望在先进光学领域中得到应用。.本项目在研期间，培养了两名硕士研究生。发表SCI和EI论文2篇，发表中文核心期刊论文1篇，另有2篇SCI论文在投。