一种杂化有机硅树脂及其制备方法、光学材料技术

本发明专利技术适用于材料技术领域，提供了一种杂化有机硅树脂及其制备方法、光学材料；所述杂化有机硅树脂内部的金属聚合物由M

【技术实现步骤摘要】
一种杂化有机硅树脂及其制备方法、光学材料


[0001]本专利技术属于材料
，尤其涉及一种杂化有机硅树脂及其制备方法、光学材料。

技术介绍

[0002]硅树脂材料可在常温或中温条件下固化，固化后的树脂具有无色透明、透光率高、收缩率小、耐黄变等优点，因此被广泛应用于光学材料中。随着显示技术的不断发展，对光学材料的性能提出了更高的要求，在保持透明的同时需要提高折射率、耐热性和耐紫外光照射等性能。一般会采用无机氧化物对硅树脂进行杂化，如TiO2、ZrO2、ZnO、La2O3等，由于纳米粒子具有较高的表面能，实际难以达到单纳米颗粒分散的复合体系，因此会影响硅树脂材料的透明性和机械性能。特别是当纳米粒子的添加量较高时，往往会有团聚发生。通过金属氧化物的前驱体与有机硅共缩聚形成化学键，可以在提高材料各项性能的同时保持较好的透过率。
[0003]在文献(Mater.Chem.Phys.2004,83,71
–
77)中，Chen等人以苯基三甲氧基硅烷制得的苯基倍半硅氧烷为前躯体，与钛酸正丁酯混合后发生缩合反应得到了透明的杂化有机硅树脂材料。随着钛元素的含量由0增加到54.8％，材料的光学性能提高。然而，由于所用的苯基倍半硅氧烷的柔顺性、延展性和加工性较差，产物需要经过匀胶甩膜和分步固化制成100nm左右的厚度均匀的光学薄膜后才能使用。因此严重降低了这种材料的实用价值，无法直接作为光学胶水应用到光学显示领域。
[0004]除了纳米TiO2粒子，不少研究团队也报道了利用纳米ZrO2来杂化有机硅树脂。在文献(ACSAppl.Mater.Interfaces 2014,6,3115
‑
3121)中，Bae等人通过溶胶
–
凝胶法合成出锆/苯基硅氧烷杂化材料。在180℃下老化1008h后，材料的透过率几乎没有变化。然而，在此技术方案下锆元素的添加量不能太高(不超过10mol％摩尔分数)，否则产物会变浑浊，限制了作为透明材料的进一步应用。
[0005]在专利(CN 104725643 A)中，杭建忠等人向钛酸酯和锆酸酯的混合溶液中加入酸性催化剂制得锆钛复合溶胶，并将复合溶胶加入到自制的硅树脂之中，得到了一种高折射、高透过、高耐热的锆钛复合溶胶/有机硅树脂。由于事先制成的有机硅溶胶和锆钛复合溶胶前体容易发生团聚现象，因此需要将两者混合后通过机械搅拌至少24小时以反应完全。这导致了该技术方案需要大量的能耗、成本较高，不适合工业化生产。
[0006]由此可见，现有的有机硅树脂存在无法添加高含量的金属元素，否则产物会变浑浊的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术实施例的目的在于提供一种杂化有机硅树脂，旨在解决现有的有机硅树脂存在无法添加高含量的金属元素，否则产物会变浑浊的问题。
[0008]本专利技术实施例是这样实现的，一种杂化有机硅树脂，所述杂化有机硅树脂的结构
如下所示：
[0009][0010]其中，所述M为钛、锆、锌、镧中的一种；所述R1‑
R
12
为氢、乙烯基、苯基、烷基中的一种。
[0011]本专利技术实施例的另一目的在于一种杂化有机硅树脂的制备方法，包括：
[0012]将有机金属酯单体和溶剂加入到反应容器中，在
‑
20～40℃的温度条件下加入催化剂，随后搅拌6～24小时，得反应物；所述有机金属酯单体、催化剂与溶剂的摩尔体积比为1:(0.1～1.0):(0.5～5)；
[0013]于
‑
20～40℃的温度条件下，在所述反应物中加入有机硅烷单体进行缩合反应，经洗涤、干燥处理，即得；所述有机硅烷单体与有机金属酯单体的摩尔比例为1:(0.5～2.0)。
[0014]本专利技术实施例的另一目的在于一种光学材料，所述光学材料是由所述的杂化有机硅树脂或者由所述的杂化有机硅树脂的制备方法制备得到的杂化有机硅树脂所制备得到。
[0015]本专利技术实施例提供的杂化有机硅树脂，其内部的金属聚合物由M
‑
O
‑
M链段相互连接形成，外围硅树脂是由Si
‑
O
‑
Si链段组成的，硅树脂与金属在交界处以Si
‑
O
‑
M化学键合而成，具有“硅包金属”结构，该杂化有机硅树脂中金属元素的含量可以任意调控，产物同时能够保持澄清透明且颜色较浅，克服了在传统的杂化有机硅树脂的制备方法中金属元素的含量一般不能太高，否则产物会变浑浊的问题，在光学显示材料领域具有非常广阔的应用前景。
附图说明
[0016]图1是本申请实施例和对比例提供的杂化有机硅树脂产物的光学照片，从左到右依次为实施例1
‑
5、对比例1
‑
2。
[0017]图2是本专利技术实施例1和3提供的杂化有机硅树脂产物的红外光谱图。
具体实施方式
[0018]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0019]本专利技术实施例提供了一种高金属含量的杂化有机硅树脂，其化学组成表现为“硅包金属”的立体结构，其化学结构式如下(不完全概括本专利技术的结构式，但可以用来说明本专利技术的技术方法)：
[0020][0021]结构式中M代表钛、锆、锌、镧等金属，R1‑
R
12
代表氢、乙烯基、苯基、烷基等取代基。波浪线代表与之相连的其他重复结构单元中的任意一种、未完全水解的残留烷基、未完全缩合的残留羟基中的任意一种。
[0022]在本申请实施例中，该杂化有机硅树脂内部的金属聚合物由M
‑
O
‑
M链段相互连接形成，外围硅树脂是由Si
‑
O
‑
Si链段组成的，硅树脂与金属在交界处以Si
‑
O
‑
M化学键合而成，其金属元素的含量可以任意调控，产物同时能够保持澄清透明且颜色较浅。
[0023]值得强调的是，采用无机金属氧化物前驱体与有机硅共缩聚时，需要注意并控制由于相分离形成的金属纳米粒子的区域复合物。若纳米粒子复合物的尺寸太大，会导致光散射现象的发生，使树脂失去了透明性。本申请在加入有机金属酯单体后通过对反应条件的控制，能够避免杂化体系的相分离问题，以及在反应过程中出现凝胶或沉淀(形成固体金属氧化物)的现象，克服了在传统的杂化有机硅树脂的制备方法中金属元素的含量一般不能太高，否则产物会变浑浊的问题，因此在光学显示材料领域具有非常广阔的应用前景。
[0024]本申请实施例还提供了一种澄清透明的高金属含量的杂化有机硅树脂的制备方法，包括如下步骤：
[0025](1)将有机金属酯单体和溶剂加入到反应容器中，在
‑
20～40℃下加入催化剂，随后搅拌6～24小时，所述有机金属酯单体与催化剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种杂化有机硅树脂，其特征在于，所述杂化有机硅树脂的结构如下所示：其中，所述M为钛、锆、锌、镧中的一种；所述R1‑
R
12
为氢、乙烯基、苯基、烷基中的一种。2.一种杂化有机硅树脂的制备方法，其特征在于，包括：将有机金属酯单体和溶剂加入到反应容器中，在
‑
20～40℃的温度条件下加入催化剂，随后搅拌6～24小时，得反应物；所述有机金属酯单体、催化剂与溶剂的摩尔体积比为1:(0.1～1.0):(0.5～5)；于
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20～40℃的温度条件下，在所述反应物中加入有机硅烷单体进行缩合反应，经洗涤、干燥处理，即得；所述有机硅烷单体与有机金属酯单体的摩尔比例为1:(0.5～2.0)。3.根据权利要求2所述的杂化有机硅树脂的制备方法，其特征在于，所述有机金属酯单体为钛、锆、锌、镧的可见光区透明的有机酯单体中的一种或几种。4.根据权利要求2或3所述的杂化有机硅树脂的制备方法，其特征在于，所述有机金属酯单体为钛酸四乙酯、钛酸四丙酯、钛酸四异丙酯、钛酸四丁酯、锆酸四丁酯中的一种或几种...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁卓群，张利利，王维，
申请(专利权)人：新纶光电材料深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：