本發(fā)明屬于有機(jī)光電材料，具體涉及一種高透明高折射率有機(jī)聚合物材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，世界從電子時(shí)代進(jìn)入光子時(shí)代。為了應(yīng)對(duì)這種巨大的轉(zhuǎn)變，光學(xué)材料近年來受到越來越多的關(guān)注。高折射率材料領(lǐng)域的發(fā)展，對(duì)于圖像傳感器、光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、抗反射涂層、發(fā)光二極管和納米印跡等先進(jìn)光學(xué)器件的發(fā)展至關(guān)重要。其中高折射率聚合物(hrips)制備簡單且有良好的透明度，使其在光電領(lǐng)域的應(yīng)用越來越受到人們的關(guān)注。

2、高折射率材料可以被分為：無機(jī)高折射率材料、有機(jī)-無機(jī)雜化高折射率材料、全有機(jī)高折射率材料，其中無機(jī)高折射率材料雖然具備較高的折射率，但它們的原材料昂貴、有毒、加工不靈活、制備方式苛刻。而有機(jī)-無機(jī)雜化高折射率材料由于制備的薄膜不均勻、有很高的瑞利散射且制備工藝復(fù)雜，因此仍不是最好的選擇。而具有制備方便、加工工藝好、成本效益高、重量輕、高性能等眾多優(yōu)點(diǎn)的全有機(jī)高折射率材料被認(rèn)為是高集成光學(xué)元件和電路的有前途的候選材料。目前全有機(jī)高折射率材料的發(fā)展仍遇到許多問題，絕大多數(shù)有機(jī)聚合物的折射率相對(duì)較低，僅在1.5到1.6之間。因此，設(shè)計(jì)和探索高折射率聚合物受到越來越多人的關(guān)注。

3、隨著研究的深入和技術(shù)的不斷進(jìn)步，相信高透明高折射率有機(jī)材料的研究將在未來展現(xiàn)出更為廣闊的應(yīng)用前景。這種材料不僅有望成為新型材料、新能源和新技術(shù)的重要研究方向，還將為有機(jī)發(fā)光二極管(oled)器件的性能提升和應(yīng)用拓展提供強(qiáng)有力的支持?？梢灶A(yù)見，隨著高透明高折射率有機(jī)聚合物材料技術(shù)的不斷發(fā)展，oled器件的發(fā)光效率將得到進(jìn)一步提升，推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展和進(jìn)步。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種高透明高折射率有機(jī)聚合物材料及其制備方法與應(yīng)用，以自由基聚合的方式，適當(dāng)引入硫原子、芳香環(huán)、螺環(huán)結(jié)構(gòu)到聚合物主鏈中，使其在保持材料具備高折射率與高透明度性能的基礎(chǔ)上，同時(shí)具備較低的雙折射率。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下所述：

3、一種高透明高折射率有機(jī)聚合物材料，其結(jié)構(gòu)通式如下：

4、

5、其中，n為正整數(shù)，ar1為帶有螺環(huán)結(jié)構(gòu)的單元，ar2為帶有苯環(huán)或硫元素的單元。優(yōu)選的，ar1選自如下結(jié)構(gòu)：

6、

7、其中*為連接位置。

8、優(yōu)選的，ar2選自如下結(jié)構(gòu)：

9、

10、其中*為連接位置

11、優(yōu)選的，所述的一種高透明高折射率有機(jī)聚合物材料具有如下結(jié)構(gòu)中的一種或幾種：

12、

13、本發(fā)明還提供上述高透明高折射率有機(jī)聚合物材料的制備方法，所述制備方法的步驟如下所述：

14、以帶有螺環(huán)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建單元的單體與帶有雙巰基的芳香環(huán)或硫元素為構(gòu)建單元的單體，在有機(jī)溶劑、添加劑和引發(fā)劑條件下，通過巰基-烯點(diǎn)擊聚合反應(yīng)或光聚合的方式，得到所述高透明高折射率有機(jī)聚合物材料。所述過程的反應(yīng)通式如下所示：

15、

16、如果通過巰基-烯點(diǎn)擊聚合制備所述高透明高折射率有機(jī)聚合物材料，步驟如下：在室溫下，將帶有雙巰基的芳香環(huán)或硫元素為構(gòu)建單元的單體加入到有機(jī)溶劑中，并在室溫下攪拌直至完全溶解，得到溶液一；將帶有螺環(huán)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建單元的單體溶解在有機(jī)溶液后，再加入溶液一，繼續(xù)攪拌至混合均勻，得到混合溶液二；將巰基-烯點(diǎn)擊聚合反應(yīng)所使用的引發(fā)劑添加混合溶液二，并在室溫下攪拌12小時(shí)；反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過后處理，得到最終產(chǎn)物白色粉末，即為高透明高折射率有機(jī)聚合物材料；

17、如果通過光聚合制備所述高透明高折射率有機(jī)聚合物材料，步驟如下：將帶有螺環(huán)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建單元的單體、帶有雙巰基的芳香環(huán)或硫元素為構(gòu)建單元的單體與光引發(fā)劑溶解在有機(jī)溶劑中，攪拌后將溶液通過旋涂的方式滴加在襯底上，得到預(yù)聚物薄膜，將薄膜在紫外光下固化得到透明薄膜，即為高透明高折射率有機(jī)聚合物材料。

18、優(yōu)選的，所述的巰基-烯點(diǎn)擊聚合反應(yīng)所使用的引發(fā)劑選自1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯、氫化鈉、碘化鉀、三乙胺、氫氧化鈉、氫氧化鉀、正丁基鋰中的一種或幾種。

19、優(yōu)選的，所述的光聚合反應(yīng)所使用的光引發(fā)劑選自二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、異丙基硫雜蒽酮、1-羥基環(huán)己基苯基酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎啉-1-丙酮、2-芐基-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉苯基)丁酮和n,n-二甲氨基苯甲酸異辛酯中的一種或幾種。

20、優(yōu)選的，所述有機(jī)溶劑選自丙二醇甲醚、甲苯、己烷、環(huán)己烷、二氧六環(huán)、四氫呋喃、乙醚、乙腈、二氯甲烷、丙酮、氯仿、丙二醇甲醚醋酸酯、二甲基亞砜、n,n-二甲基甲酰胺、1,2-二氯苯中的一種或幾種。

21、本發(fā)明還提供上述高透明高折射率有機(jī)聚合物材料的應(yīng)用，所述高透明高折射率有機(jī)聚合物材料可在有機(jī)發(fā)光二極管、雙電荷耦合器件中的微透鏡元件、高性能互補(bǔ)圖像傳感器、全聚合物光電子器件、基于聚合物的光波導(dǎo)、光伏、存儲(chǔ)器件等領(lǐng)域應(yīng)用。

22、本發(fā)明具有如下有益效果：

23、1、本發(fā)明以帶有螺環(huán)結(jié)構(gòu)的丙烯酸單體與帶有雙巰基的單體通過自由基聚合獲得主鏈含有螺環(huán)結(jié)構(gòu)的多硫聚合物，很好的將螺環(huán)結(jié)構(gòu)結(jié)合到聚合物主鏈中，聚合物主鏈與垂直于聚合物主鏈的單元之間的極化各向異性能有效抵消，使材料具備高折射率與高透明度性能的同時(shí)也具備較低的雙折射率。

24、2、該類高透明高折射率有機(jī)聚合物材料能應(yīng)用在有機(jī)發(fā)光二極管、雙電荷耦合器件中的微透鏡元件、高性能互補(bǔ)圖像傳感器、全聚合物光電子器件、基于聚合物的光波導(dǎo)、光伏、存儲(chǔ)器件等領(lǐng)域。

技術(shù)特征：

1.一種高透明高折射率有機(jī)聚合物材料，其特征在于，其結(jié)構(gòu)通式如下：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高透明高折射率有機(jī)聚合物材料，其特征在于，所述ar1選自如下結(jié)構(gòu)：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高透明高折射率有機(jī)聚合物材料，其特征在于，所述ar2選自如下結(jié)構(gòu)：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高透明高折射率有機(jī)聚合物材料，其特征在于，所述有機(jī)聚合物材料具有如下結(jié)構(gòu)中的一種或幾種：

5.一種如權(quán)利要求1所述的一種高透明高折射率有機(jī)聚合物材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法的步驟如下：以帶有螺環(huán)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建單元的單體與帶有雙巰基的芳香環(huán)或硫元素為構(gòu)建單元的單體，在有機(jī)溶劑、添加劑和引發(fā)劑條件下，通過巰基-烯點(diǎn)擊聚合反應(yīng)或光聚合的方式，得到所述高透明高折射率有機(jī)聚合物材料。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高透明高折射率有機(jī)聚合物材料的制備方法，其特征在于，如果通過巰基-烯點(diǎn)擊聚合制備所述高透明高折射率有機(jī)聚合物材料，步驟如下：在室溫下，將帶有雙巰基的芳香環(huán)或硫元素為構(gòu)建單元的單體加入到有機(jī)溶劑中，并在室溫下攪拌直至完全溶解，得到溶液一；將帶有螺環(huán)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建單元的單體溶解在有機(jī)溶液后，再加入溶液一，繼續(xù)攪拌至混合均勻，得到混合溶液二；將巰基-烯點(diǎn)擊聚合反應(yīng)所使用的引發(fā)劑添加混合溶液二，并在室溫下攪拌12小時(shí)；反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過后處理，得到最終產(chǎn)物白色粉末，即為高透明高折射率有機(jī)聚合物材料；

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高透明高折射率有機(jī)聚合物材料的制備方法，其特征在于，所述的巰基-烯點(diǎn)擊聚合反應(yīng)所使用的引發(fā)劑選自1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯、氫化鈉、碘化鉀、三乙胺、氫氧化鈉、氫氧化鉀、正丁基鋰中的一種或幾種。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高透明高折射率有機(jī)聚合物材料的制備方法，其特征在于，所述的光聚合所使用的光引發(fā)劑選自二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、異丙基硫雜蒽酮、1-羥基環(huán)己基苯基酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎啉-1-丙酮、2-芐基-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉苯基)丁酮和n,n-二甲氨基苯甲酸異辛酯中的一種或幾種。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高透明高折射率有機(jī)聚合物材料的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑選自丙二醇甲醚、甲苯、己烷、環(huán)己烷、二氧六環(huán)、四氫呋喃、乙醚、乙腈、二氯甲烷、丙酮、氯仿、丙二醇甲醚醋酸酯、二甲基亞砜、n,n-二甲基甲酰胺、1,2二氯苯中的一種或幾種。

10.一種如權(quán)利要求1所述的一種高透明高折射率有機(jī)聚合物材料的應(yīng)用，其特征在于，所述高透明高折射率有機(jī)聚合物材料可在有機(jī)發(fā)光二極管、雙電荷耦合器件中的微透鏡元件、高性能互補(bǔ)圖像傳感器、全聚合物光電子器件、基于聚合物的光波導(dǎo)、光伏、存儲(chǔ)器件等領(lǐng)域中應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于有機(jī)光電材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種高透明高折射率有機(jī)聚合物材料及其制備方法與應(yīng)用。該類有機(jī)聚合物材料以帶有螺環(huán)結(jié)構(gòu)的丙烯酸單體與帶有雙巰基的單體通過自由基聚合獲得主鏈含有螺環(huán)結(jié)構(gòu)的多硫聚合物，該聚合物表現(xiàn)出高的透明度和高折射率。本發(fā)明將帶有螺環(huán)結(jié)構(gòu)的單體通過在常溫下的巰基?稀點(diǎn)擊聚合或在紫外光下的光聚合反應(yīng)與雙巰基單體進(jìn)行聚合，使材料具備高折射率與高透明度性能的同時(shí)也具備較低的雙折射率。該類全有機(jī)聚合物材料在有機(jī)發(fā)光二極管、雙電荷耦合器件中的微透鏡元件、高性能互補(bǔ)圖像傳感器、全聚合物光電子器件、基于聚合物的光波導(dǎo)、光伏、存儲(chǔ)器件等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：李祥春,諸迅杰,徐千瑋,蔡年龍,賴文勇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京郵電大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2