含氮杂噻蒽环高折射率聚芳硫醚的分子设计与性能研究

It is one of the most primary tasks of polymer science that explore the law of molecular structure alteration effect on polymer performance, then study the fundamental way to control the macro-properties of polymers. In this application, we intent to synthesize a new monomer 2,6-difluoro-N-thianthrene (N-DFT). Then it was copolymerized with 4,4'-dichlorodiphenyl sulfone (DCDPS) and sodium sulfide to provide a series of copolymers containing different content of sulfone, thioether and 2,6-difluoro-N-thianthrene (N-DFT). We will further study and reveal the effects between the changes of repeating units of these copolymers (such as sulfone group, thioether and N-DFT) and polymer properties especially the optical performance based on the Lorentz-Lorenz equation theory，earlier study of high refractive index polymers, PES and PPS. The study will offer a reliable data base and a general theoretical support for polymers' further molecular design progress and high refractive index polymers' development.

探寻分子结构变化对聚合物性能的影响进而找到控制材料宏观性能的根本方法一直是高分子领域的研究重点。本研究旨在现有高折射率聚合物的研究基础上，结合Lorentz-Lorenz 方程理论，通过分子设计合成新型单体2,6-二氟二氮杂噻蒽（N-DFT），并将其与4,4'-二氯二苯砜（DCDPS）和Na2S进行常压溶液共缩聚，制备出一系列不同含量砜基、硫醚及含氮杂环聚芳硫醚类共聚物，综合聚醚砜（PES）、聚苯硫醚（PPS）等已有聚合物的性能，深入研究这类共聚物中分子链重复单元（砜基、硫醚及二氮杂噻蒽环分子结构）变化对聚合物性能的改变，揭示其对聚合物性能的影响机制尤其是对材料光学性能的影响规律，为更好地按照材料性能要求对聚合物进行合理的分子结构设计提供可靠数据基础，同时也为更好地开发高折射率聚合物提供良好的理论支持。

本研究主要是将砜基、二氮杂噻蒽机元及高含量的硫同时引入到聚合物的主链上，通过共聚的方法调整聚合物中砜基和二氮杂噻蒽的含量，进而调整聚合物的聚集态结构、溶解性及薄膜的透光性，制备出高折射率低双折射的聚合物光学薄膜。从2014年至2015年4月，我们通过优化单体N-DFT的合成及纯化路线，确立并制备出了符合聚合纯度要求的单体2,6-二氟二氮杂噻蒽，随后并于2015年5月开始进行共聚树脂的制备，并分别制备出了较高黏度值得共聚树脂（0.39-0.61dL/g），并分别对其进行了分子结构及性能表征（玻璃化温度为172.6-200.7℃，热初始分解温度（Td5%）为419-436℃，800℃其残炭量为29.6%-45.7%）；在边制备共聚树脂的同时，我们还通过溶液法进行了树脂薄膜的制备探索，随后分别制备了不同共聚比例树脂的薄膜样品（5%、10%、20%、40%），并分别对其进行了溶解性能、机械性能及光学性能等进行表征，结果表明：所制得共聚树脂在强极性非质子有机溶剂中具有较好的溶解性，且随着共聚组分中N-DFT含量的增加，其溶解性略有下降；共聚树脂薄膜的拉伸强度为42-59 MPa，具有较好的力学性能；其在450nm处的透光率为81.1%-85.3%），在633nm处的折射率及双折射分别为1.715-1.779， 0.003-0.007，截至目前，已完成数据的采集、分析及课题总结的相关工作。