[发明专利]一种纳米二氧化锆/含硫聚合物有机无机杂化树脂及其制备与应用

说明书

本发明公开一种纳米二氧化锆/含硫聚合物有机无机杂化树脂及其制备与应用，属于高分子光学材料领域。该方法包括如下步骤：纳米二氧化锆的制备：将异丙醇锆与苯甲醇混合，反应，离心得到白色粉末，然后用四氢呋喃洗涤，得到纳米二氧化锆；以含巯基羧酸酯单体、含烯丙基的三嗪类或硅烷类化合物单体和纳米二氧化锆作为原料，通过热固化法或紫外照射法制备得到高折射率的纳米二氧化锆/含硫聚合物有机无机杂化树脂。该方法结构简单、制备工艺简单、反应条件容易实现、易于规模化。本发明所制备的纳米二氧化锆/含硫聚合物有机无机杂化树脂具有机械性能良好、折射率高、透明性好等优点，其折射率可达到1.650以上；可应用于高分子光学材料领域。

技术领域

本发明属于高分子光学材料领域，具体涉及一种高折射率的纳米二氧化锆/含硫聚合物有机无机杂化树脂及其制备方法与应用。

背景技术

高折射率光学树脂材料可以减少透镜的厚度，减轻质量，实现透镜的轻量化和小型化。目前，高折射率光学树脂材料主要包括环氧树脂类(折射率1.5～1.6)、聚硅氧烷类(折射率1.5～1.6)、聚氨酯类(折射率1.55～1.65)、含硫聚合物类(折射率1.6～1.7)、聚酰亚胺类(折射率1.65～1.75)等。在光学材料分子结构中引入具有高摩尔折射率数值的基团，如硫元素、除氟以外的卤素(溴、碘)、芳环以及金属元素有利于提高材料的折射率。同时还必须考虑到材料的透明性以及加工性能，因此，引入硫元素以及芳杂环是提高聚合物光学材料折射率较为理想的途径。作为光学材料的含硫聚合物中硫元素通常以环硫、硫酯键、硫醚键、砜基等形式存在，从含硫聚合物化学结构上可分为含硫环氧树脂类、含硫聚氨酯类、含硫聚酰亚胺类等。

中国专利CN 101665552 A提供了一种含硫聚合物光学树脂，由六种不同组分的单体材料制备而成，结构复杂，其折射率1.6左右。中国专利CN 101679596 B提供了一类热变形温度高的含硫聚氨酯类光学树脂，其单体材料主要由二异氰酸酯化合物和巯基化合物组成，所制备的光学树脂折射率为1.635～1.682，阿贝值为27～39，透光率约98％，热变形温度92℃～105℃。

美国专利US 2013/0281651 A1提供了一种新型的含硫聚合物，由含烯丙基的金属有机化合物或三嗪类化合物单体与含双巯基的有机化合物聚合而成，折射率为1.570～1.690，阿贝值为24～45。例如，以四烯丙基硅和1,5-戊二硫醇为原料制备的含硫聚合物折射率为1.590，阿贝值为41。但是所用的双巯基有机化合物大多有难闻的气味，且毒性较大。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种高折射率的纳米二氧化锆/含硫聚合物有机无机杂化树脂的制备方法。

本发明的另一目的在于提供通过上述制备方法制备得到的高折射率的纳米二氧化锆/含硫聚合物有机无机杂化树脂的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述高折射率的纳米二氧化锆/含硫聚合物有机无机杂化树脂的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种高折射率的纳米二氧化锆/含硫聚合物有机无机杂化树脂的制备方法，包括如下步骤：

(1)纳米二氧化锆的制备：将异丙醇锆与苯甲醇混合，反应，离心得到白色粉末，然后用四氢呋喃洗涤，得到纳米二氧化锆；

(2)以含巯基羧酸酯单体、含烯丙基的三嗪类或硅烷类化合物单体和步骤(1)制备的纳米二氧化锆作为原料，通过热固化法或紫外照射法制备得到高折射率的纳米二氧化锆/含硫聚合物有机无机杂化树脂。

步骤(1)中所述的异丙醇锆与苯甲醇的质量体积比优选为1g:(1～20)mL；优选为1g：10mL；

步骤(1)中所述的反应的条件优选为搅拌条件下，180℃～220℃反应24h～36h；优选为210℃反应48h；