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聚硅烷是近二十年来新发展起来的一类新型功能高分子材料。由于其Si-Si键组成的主链上σ电子的广泛离域,赋予这种聚合物独特的光电特性,近年来逐渐成为研究的热点。本论文系统总结了国内外在多维聚硅烷的合成、性质及应用的研究进展,并合成了一系列硅骨架维数不同的聚硅烷,探讨了反应的主要影响因素,以及其结构与性能的关系,尤其是比较了线性聚硅烷和枝状聚硅烷在结构上的不同从而导致其性质上的差异。
利用二官能度单体甲基苯基二氯硅烷、二甲基二氯硅烷和三官能度单体甲基三氯硅烷、苯基三氯硅烷,通过经典的Wurtz反应制备了一系列枝状聚硅烷共聚物和线性聚硅烷,详细讨论了单体本身的反应活性、单体加入方式、反应条件对形成的共聚物结构的影响。通过对反应影响因素的讨论,从中确定有利于增大分子量和产物产率、减小分子量分散系数的反应条件。
用红外光谱、1H-NMR谱、29Si-NMR谱验证了所合成线性和枝状聚硅烷的结构,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线性和枝状聚硅烷进行照射,考察其光学特性随照射时间的变化情况,从而更加深入了解枝状聚硅烷的光化学稳定性,并初步探讨其光氧化机理;并利用差热分析、示差扫描量热法表征了线性和枝状聚硅烷的热稳定性,通过对这两类聚合物进行热降解动力学的研究,从理论上证实了枝状聚硅烷优异的热稳定性。
通过以上研究,表明枝状聚硅烷具有优于线性聚硅烷的独特优势,作为光电材料应具有潜在的应用前景。