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聚硅烷是主链仅由硅原子组成的一类σ共轭聚合物。由于主链上硅原子半径较大而使σ键易极化,且具有3d空轨道,因此从基态到激发态的能带隙较碳链聚合物有很大降低,能量范围在紫外光区域,从而使聚硅烷具有光电导、三阶非线性光学、光致发光和电致发光等一些特性,是一类非常有前途的光电材料。
本论文系统地总结了聚合物光电材料的理论基础,并对聚硅烷的性质及光电应用方面的研究进展作了简要综述,并在此基础上,设计合成了一种含吸电子侧基的有机硅单体,再与含不同官能取代基的二氯硅烷进行共聚制备了一系列二元、三元硅烷共聚物,探讨了聚硅烷结构与性能的关系,尤其是不同侧取代基及不同维数对其发光性能的影响。
用硅氢加成法合成了含β-氰乙基甲基的二氯硅烷,对β-氰乙基甲基二氯硅烷的制备方法、影响因素做了较详细的评述,并以此单体和四种含不同官能取代基的二氯硅烷进行共聚,通过Wurtz偶合反应制备一系列硅烷共聚物。
用红外光谱、<1>H-NMR谱验证了所合成的聚硅烷的结构,用GPC表征其分子量及其分布。用X—射线衍射、透射电镜对其聚集态结构进行了表征,证明它们都是非晶结构,在溶液中随分子链结构的不同,可分别呈现“云团”状、弓形或蠕虫状、囊泡状和胶束状的聚集态结构。
用紫外光谱、荧光光谱对其光学性质进行了表征。通过用一定波长的紫外光分别对聚硅烷进行照射,考察其光学特性随照射时间的变化情况,从而更加深入了解聚硅烷的维数对其光化学稳定性的影响;并利用热失重表征了它们的热稳定性。聚硅烷有良好的热稳定性,一般在300℃左右才会分解。对所合成的聚硅烷进行I<,2>掺杂,并用高阻计测定了掺杂前后聚合物的电阻率,发现掺杂后其电阻率降低了3-4个数量级。
以上研究表明,这种带有吸电子结构的聚硅烷有着更优异的光电性能。