CN110698861B - 一种有机-无机纳米杂化高折射率光学材料的制备方法 - Google Patents

一种有机-无机纳米杂化高折射率光学材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110698861B
CN110698861B CN201911117511.0A CN201911117511A CN110698861B CN 110698861 B CN110698861 B CN 110698861B CN 201911117511 A CN201911117511 A CN 201911117511A CN 110698861 B CN110698861 B CN 110698861B
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
optical material
organic
inorganic nano
polymethylsiloxane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911117511.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110698861A (zh
Inventor
姚伯龙
胡绪灿
刘嘉成
陈昆
刘竞
王利魁
李承东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangnan University
Original Assignee
Jiangnan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangnan University filed Critical Jiangnan University
Priority to CN201911117511.0A priority Critical patent/CN110698861B/zh
Publication of CN110698861A publication Critical patent/CN110698861A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110698861B publication Critical patent/CN110698861B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
    • C08K9/06—Ingredients treated with organic substances with silicon-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2237—Oxides; Hydroxides of metals of titanium
    • C08K2003/2241—Titanium dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives

Abstract

一种有机‑无机纳米杂化高折射率光学材料的制备方法，属于光学材料领域。本发明通过对锐钛型TiO2纳米粒子进行表面改性，然后与聚硅氧烷上的活泼氢反应后固化制备得到透明高折射率的有机‑无机纳米杂化光学材料。通过上述方法，制备得到的光学材料透明度高，折射率高，具有广泛的应用前景。

Description

一种有机-无机纳米杂化高折射率光学材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种有机-无机纳米杂化高折射率光学材料的制备方法，属于光学材料领域。
背景技术
传统的无机光学材料虽然具有很高的折射率，但是密度大而且材料脆。聚合物材料虽然质量轻、易加工、抗冲击、光学性能也很优异，但是其作为光学材料的很大不足就是折射率低，可调控范围窄。
将无机纳米粒子和聚合物材料复合可以制造出高折光树脂。然而，纳米复合材料由于其高比表面能导致纳米粒子团聚和出现相分离，因此在制造透明杂化材料方面依然存在很大的技术挑战。
纳米粒子在聚合物基体中的存在形式可以分为通过氢键、范德华力相互作用，或通过与聚合物主链形成共价键或离子键牢固连接。通过与聚合物主链形成共价键可确保有机和无机组分更均匀的混合。
在光学材料领域，TiO2，ZrO2和ZnO2通常用来作为无机填料以合成高折射率的纳米杂化光学材料。因此，有机无机纳米复合材料在光学透镜、光波导材料、非线性光学材料、发光二极管等光学材料领域具有广泛的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种有机-无机纳米杂化高折射率光学材料的制备方法，其能够制备得到透明高折射率的有机-无机纳米杂化光学材料。
本发明的技术方案，一种有机-无机纳米杂化高折射率光学材料的制备方法，通过对锐钛型TiO2纳米粒子进行表面改性，然后与聚硅氧烷上的活泼氢反应后固化制备得到透明高折射率的有机-无机纳米杂化光学材料。
步骤如下：
（1）反应：取聚甲基硅氧烷65~70份、改性锐钛型TiO2纳米粒子10~15份和三丙二醇二丙烯酸酯3~5份，分散在甲苯10~20份中，再加入氯铂酸1~2份，在60℃下反应24h，再在0.01~0.02MPa下减压蒸馏30~40min，除去甲苯；
（2）固化：将步骤（1）反应得到的溶液浇铸在模具中，80~100℃固化22~24h即可得到有机-无机纳米杂化高折射率光学材料。
按重量份计，聚甲基硅氧烷的合成步骤如下：
（1）反应：取八甲基环四硅氧烷1~2份、2，4，6，8-四甲基环四硅氧烷9~10份、1，1，3，3-四甲基二硅氧烷18~20份和甲苯25~30份，充分混合；将温度升至40~50℃，加入三氟甲烷磺酸90~100份，在氮气氛围下搅拌反应22~24h；
（2）除杂：取步骤（1）所得反应物，用纯净水反复洗涤至中性，用无水硫酸镁干燥残留的液体，然后0.01~0.02MPa下减压蒸馏40~50min除甲苯；
（3）聚甲基硅氧烷的制备：将步骤（2）所得剩余液体按照体积比1：2的比例溶解在丙酮中；然后在甲醇中再沉淀，再0.01~0.02MPa下减压蒸馏30~40min除去挥发组分，得到聚甲基硅氧烷的透明液体。
按锐钛型TiO2纳米粒子质量计，改性锐钛型TiO2纳米粒子的合成过程如下：
（1）超声分散：取锐钛型TiO2纳米粒子，加入100-120倍质量的无水乙醇，40000~44000Hz超声1h，使锐钛型TiO2纳米粒子均匀分散在无水乙醇中；
（2）改性：将步骤（1）所得分散液放入60℃的油浴锅中，接入搅拌装置，并且加入3~4倍质量浓度为37%的盐酸，继续搅拌30~40min，继续向分散液中加入0.1-0.2倍硅烷偶联剂，继续反应6~7h；
（3）后处理：再步骤（2）所得分散液50~60℃浓缩30~40min，洗涤，80~100℃干燥即可得到改性锐钛型TiO2纳米粒子。
所述硅烷偶联剂具体为硅烷偶联剂KH570。
本发明的有益效果：本发明中，对锐钛型TiO2纳米粒子进行表面改性，然后与聚硅氧烷上的活泼氢反应就能制得透明高折射率有机-无机纳米杂化光学材料。
附图说明
图1实施例1制备所得材料的透光率曲线。
图2实施例1制备所得材料的紫外吸收曲线。
具体实施方式
实施例1
改性锐钛型TiO2纳米粒子的合成：
（1）超声分散：将1g的锐钛型TiO2纳米粒子加入干净的三口烧瓶中，加入100g的无水乙醇，40KHz超声1h，使锐钛型TiO2纳米粒子均匀的分散在无水乙醇中。
（2）改性：将步骤（1）所得分散液放入60℃的油浴锅中，接入搅拌装置，并且加入3.5mL的HCl（37wt%）水溶液，继续搅拌30min，继续向分散液中加入0.2g硅烷偶联剂KH570，继续反应6h。
（3）后处理：将步骤（2）所得分散液50℃浓缩40min，洗涤， 100℃干燥即可得到改性锐钛型TiO2纳米粒子。
聚甲基硅氧烷的合成：
（1）反应：在干净的三口烧瓶中加入1.65g的八甲基环四硅氧烷、10g的2，4，6，8-四甲基环四硅氧烷、20g的1，1，3，3-四甲基二硅氧烷和甲苯30g，充分混合；将温度升至40℃，加入100g的三氟甲烷磺酸，在氮气氛围下搅拌24h。
（2）除杂：用纯净水反复洗至中性，用无水硫酸镁干燥残留的液体，然后0.01MPa下减压蒸馏50min除甲苯。
（3）聚甲基硅氧烷的制备：将步骤（2）所得剩余液体按照体积比1：2的比例溶解在丙酮中；然后在甲醇中再沉淀，再0.01MPa下减压蒸馏40min，得到聚甲基硅氧烷的透明液体。
透明高折射率有机-无机纳米杂化光学材料的制备：
（1）反应：在装有搅拌装置的250mL三口烧瓶中，按照聚甲基硅氧烷：改性锐钛型TiO2纳米粒子：三丙二醇二丙烯酸酯：氯铂酸质量比为67:13:4:10:1的比例，将制得的聚甲基硅氧烷、改性锐钛型TiO2纳米粒子和三丙二醇二丙烯酸酯添加入甲苯中，再加入氯铂酸；在60℃下反应24h，再在0.01MPa下减压蒸馏40min，除去甲苯；
（2）固化：将步骤（1）反应得到的溶液浇铸在模具中，80℃固化24h即可得到有机-无机纳米杂化高折射率光学材料。
对所得有机-无机纳米杂化高折射率光学材料进行透光率和紫外吸收测试。透光率曲线如图1所示，在400-780nm可见光范围内，透过率达到90%以上，紫外光区透过率急剧下降，说明其对紫光光具有一定的屏蔽作用。
通过椭圆偏振光谱仪检测可得，本发明制备的光学材料在486nm处的折射率为1.81，阿贝数为34。其相比于传统的光学树脂PMMA(1.4)、用作镜片CR-39（1.5），本发明所制备的光学树脂在折射率上有很大的提升。
紫外吸收曲线如图2所示，从图2中可以看到本发明制备的材料对紫外光的中波区和长波区具有一定的紫外吸收功能。

Claims (3)

1.一种有机-无机纳米杂化高折射率光学材料的制备方法，其特征是：通过对锐钛型TiO2纳米粒子进行表面改性，然后与聚甲基硅氧烷上的活泼氢反应后固化制备得到透明高折射率的有机-无机纳米杂化光学材料；步骤如下：
（1）反应：取聚甲基硅氧烷65~70份、经硅烷偶联剂KH570改性的改性锐钛型TiO2纳米粒子10~15份和三丙二醇二丙烯酸酯3~5份，分散在甲苯10~20份中，再加入氯铂酸1~2份，在60℃下反应24h，再在0.01~0.02MPa下减压蒸馏30~40min，除去甲苯；
（2）固化：将步骤（1）反应得到的溶液浇铸在模具中，80~100℃固化22~24h即得到有机-无机纳米杂化高折射率光学材料。
2.根据权利要求1所述有机-无机纳米杂化高折射率光学材料的制备方法，其特征是按重量份计，所述聚甲基硅氧烷的合成步骤如下：
（1）反应：取八甲基环四硅氧烷1~2份、2，4，6，8-四甲基环四硅氧烷9~10份、1，1，3，3-四甲基二硅氧烷18~20份和甲苯25~30份，充分混合；将温度升至40~50℃，加入三氟甲烷磺酸90~100份，在氮气氛围下搅拌反应22~24h；
（2）除杂：取步骤（1）所得反应物，用纯净水反复洗涤至中性，用无水硫酸镁干燥残留的液体，然后0.01~0.02MPa下减压蒸馏40~50min除甲苯；
（3）聚甲基硅氧烷的制备：将步骤（2）所得剩余液体按照体积比1：2的比例溶解在丙酮中；然后在甲醇中再沉淀，再0.01~0.02MPa下减压蒸馏30~40min除去挥发组分，得到聚甲基硅氧烷的透明液体。
3.根据权利要求1所述有机-无机纳米杂化高折射率光学材料的制备方法，其特征是按锐钛型TiO2纳米粒子质量计，所述改性锐钛型TiO2纳米粒子的合成过程如下：
（1）超声分散：取锐钛型TiO2纳米粒子，加入100~120倍质量的无水乙醇，40000~44000Hz超声1h，使锐钛型TiO2纳米粒子均匀分散在无水乙醇中；
（2）改性：将步骤（1）所得分散液放入60℃的油浴锅中，接入搅拌装置，并且加入3~4倍质量浓度为37%的盐酸，继续搅拌30~40min，继续向分散液中加入0.1-0.2倍硅烷偶联剂KH570，继续反应6~7h；
（3）后处理：将步骤（2）所得分散液50~60℃浓缩30~40min，洗涤，80~100℃干燥即得到改性锐钛型TiO2纳米粒子。
CN201911117511.0A 2019-11-15 2019-11-15 一种有机-无机纳米杂化高折射率光学材料的制备方法 Active CN110698861B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911117511.0A CN110698861B (zh) 2019-11-15 2019-11-15 一种有机-无机纳米杂化高折射率光学材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911117511.0A CN110698861B (zh) 2019-11-15 2019-11-15 一种有机-无机纳米杂化高折射率光学材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110698861A CN110698861A (zh) 2020-01-17
CN110698861B true CN110698861B (zh) 2021-07-16

Family

ID=69206213

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911117511.0A Active CN110698861B (zh) 2019-11-15 2019-11-15 一种有机-无机纳米杂化高折射率光学材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110698861B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111440402A (zh) * 2020-05-11 2020-07-24 江苏可奥熙光学材料科技有限公司 一种折射率为1.60的纳米复合抗红外光镜片单体
CN115820058B (zh) * 2022-12-17 2023-09-29 沪宝新材料科技（上海）股份有限公司 一种降噪水性外墙漆及其制备方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4786023B2 (ja) * 2000-10-04 2011-10-05 株式会社Ｋｒｉ 結晶性有機無機ハイブリッド材料およびその製造方法
CN101935456A (zh) * 2009-06-30 2011-01-05 深圳大学 一种高折射率纳米复合有机硅杂化材料及其涂层的制备方法
CN102061095B (zh) * 2010-11-11 2012-07-18 暨南大学 一种含氟硅氧烷/硅橡胶杂化膜及其制备方法和应用
CN102391529B (zh) * 2011-07-14 2013-08-28 杭州师范大学 一种封装用硅树脂型有机无机杂化材料制备方法
CN104004359A (zh) * 2014-04-14 2014-08-27 江苏嘉娜泰有机硅有限公司 一种高折光率功率型led封装有机硅
US10106666B2 (en) * 2016-03-02 2018-10-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Curable silicone resin composition containing inorganic oxide and optical member using same

Also Published As

Publication number Publication date
CN110698861A (zh) 2020-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sangermano Advances in cationic photopolymerization
CN110698861B (zh) 一种有机-无机纳米杂化高折射率光学材料的制备方法
CN103131189B (zh) Led封装用无机/有机杂化纳米复合材料及其制备方法
Schreck et al. Hybrid organic/inorganic thiol–ene-based photopolymerized networks
CN103554169B (zh) 一种用于uv固化树脂的有机硅丙烯酸酯和有机硅甲基丙烯酸酯单体的制备方法
JP3187150B2 (ja) 加水分解及び重合可能なシラン類
JP4398500B2 (ja) 樹脂組成物及び光学部材
CN104610696A (zh) 一种用于uv固化的有机硅组合物
JP5627662B2 (ja) 表面処理シリカ系粒子の製造方法
Sadej et al. Silica/aluminum oxide hybrid as a filler for photocurable composites
CN105218822B (zh) 用于高折led液体封装胶的苯基含氢硅油及其制备方法
WO2010058754A1 (ja) シリカ粒子を含有する重合性有機化合物の組成物の製造方法
CN113201138B (zh) 一种透明可光固化高折射率巯基硅油及其制备方法
JP2010037534A (ja) 複合粒子、樹脂組成物、及び、その硬化物
WO2024037665A2 (zh) 一种快速3d打印用硅树脂及其制备方法和应用
JP2004204206A (ja) 光硬化性組成物及びその製造方法、並びに硬化物
CN105218823B (zh) 加成型纳米锆钛复合溶胶/有机硅杂化树脂的制备方法及应用
JP5216352B2 (ja) 光学樹脂組成物
CN112852163B (zh) 一种结晶纳米粒子和一种可光固化的有机硅树脂与纳米颗粒的组合物及制备方法和应用
KR101344872B1 (ko) 중합체 조성물, 이로부터 얻어진 필름 및 그 제조 방법
WO2020105405A1 (ja) 反応性シリコーン組成物およびその硬化物
CN110804129A (zh) 一种兼具紫外屏蔽效应的高折射率光学材料的制备方法
JP5305707B2 (ja) 樹脂組成物及び光学部材
CN117402286B (zh) 一种改性丙烯酸树脂及其制备方法、粉末涂料及应用
Hu et al. UV‐Irradiation Cured Organic‐inorganic Hybrid Nanocomposite Initiated by Ethoxysilane‐modified Multifunctional Polymeric Photoinitiator through Sol‐gel Process

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant