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原位聚合法制备半导体纳米粒子/聚合物杂化光学材料

程元荣  
【摘要】: 高分子基的纳米复合材料是纳米尺度的无机材料与有机高分子材料进行复合,制备的材料不但能兼顾无机材料和高分子材料的优点,还进一步通过各组分协同作用产生更加优异的综合性能。纳米复合光学材料既具有高分子光学材料的透光性、柔韧性、易加工成型性等特点,又具有无机光学材料优异的机械性能(高硬度、高模量等)和良好的耐热性、高折射率等优点。新型纳米复合光学材料还可以将具有特定功能(高折射率,光致变色,紫外光屏蔽,导电,发光,非线性光学等)的无机纳米填料同聚合物复合,表现出优异的功能。因此纳米复合光学材料的研究在工程光学、发光器件、显示器件、非线性光学材料等方面显示出了诱人的应用前景。 在本论文中,我们成功地将一些半导体纳米粒子通过原位聚合技术引入到高分子中,得到了一系列透明纳米复合光学材料。我们将硫化锌纳米粒子粉末分散在单体N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)中,而且保持透明。然后我们又加入苯乙烯,二乙烯基苯作为共聚单体以及交联剂,利用引发剂AIBN进行自由基本体聚合,得到了光学透明的、折射率可随硫化锌含量可调的体相纳米复合光学材料。我们进一步在体系中引入ZnS-聚氨酯(PU)交联网络,制备了透明的具有IPN结构的纳米复合光学材料。此外,我们将一系列的ZnxCd1-xS合金纳米粒子通过原位聚合的方法引入到聚合物基体中。这些纳米复合材料的透明性良好,而且保持了纳米粒子的荧光发射。从而实现了从橙红到蓝光荧光可调的透明纳米复合体相材料。 我们还开发了一种在乙二醇中合成硫化锌纳米粒子的方法。合成的硫化锌纳米粒子可以均匀地分散在乙二醇中,而且透明性良好。经过反沉淀处理得到的粉末可以重新分散到乙二醇中。经过DMF稀释后,加入二异氰酸酯,然后涂膜,可以制备具有蓝色荧光的高折射率光学涂层。当硫化锌含量达到12.36wt%时,光学涂层的折射率可以达到1.63。


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