[发明专利]高折射率改性硅烷的制备方法及其应用

说明书

本发明公开一种高折射率改性硅烷，其制备方法包括将含硫杂环单体、硅烷单体与有机溶剂混合，加入酸性稳定剂及催化剂，搅拌条件下滴加水，然后升温反应，降温后进行中和反应，水洗、分离后得到高折射率改性硅烷；所述酸性稳定剂为0≤PKa≤3.0的有机酸。本发明通过改进工艺制备得到含硫杂环改性的硅烷单体，可以用作有机硅材料的添加剂或合成原料，以及作为封装材料的组分，提高产品的透光率，且产品产率高、气味小、利于应用。

技术领域

本发明属于有机硅材料技术领域，涉及一种高折射率改性硅烷及其制备方法与应用。

技术背景

光学材料的应用领域正在拓宽，产品不断向高折射率、高透光率和高可靠性方向发展，有机硅材料由于具有良好的耐温性、机械性能及无毒环保性，在医学、生物学、通讯等光学材料制备领域得到广泛应用。目前光学透镜、光纤材料等领域应用的有机硅材料要求折射率更高、甚至高达1.7以上，同时具有良好的机械性能。

现有技术提高有机硅材料折射率的方法主要是在聚硅氧烷树脂的分子结构中引入高折射率基团，包括：

(1)引入芳香族化合物或稠环化合物，可提高折射率，但制备的聚合物色散大，且机械性能方面存在硬而脆的缺陷，折射率只能达到1.5左右。

(2)引入除F以外的卤族元素，但树脂的密度增大，耐候性差，易黄变。

(3)引入重金属离子如铅、镧或TiO₂、PbS、FeS纳米粒子来提高折射率，但树脂密度大，抗冲击性降低，易黄变，实用性差。

(4)引入脂肪族多环化合物，可提高折射率，且色散较低。

另外，引入硫、氮、磷等杂元素也可提高折射率，而在聚合物里引入硫元素是提高折射率最有效的方法，得到的材料色散小，环境稳定性好.近年有关在聚合物中引入硫元素以提高树脂折射率的报道较多.通常是以硫醚键、硫酯键、硫代氨基甲酸酯和砜基等形式引入.或者以环硫的形式引入，以环硫的形式引入方法可以制备含硫量较高的聚合物(可达50mol％)，从而有效提高树脂折射率。

但是，现有通过硫杂环单体引入硫元素的方法是采用超低温条件下的格氏反应制备，存在产物气味大、制备条件苛刻的缺陷，其限制了该类高折射率硅烷及树脂的应用推广。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种高折射率改性硅烷及其制备方法与应用，所述高折射率改性硅烷采用改进的制备方法制备，显著提高含硫杂环单体在合成过程中的稳定性，使制备的树脂气味小、与有机硅树脂相容性佳，且制备条件温和、工艺简单。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

高折射率改性硅烷，由包括以下步骤的方法制备：

将含硫杂环单体、硅烷单体与有机溶剂混合，加入酸性稳定剂及催化剂，搅拌条件下滴加水，然后升温反应，得到高折射率改性硅烷；所述酸性稳定剂为0≤PKa≤3.0的有机酸；

所述含硫杂环单体是具有至少一个含硫杂环基团、以及至少一个羟基的化合物，所述含硫杂环基团具有n个硫原子，n为2的整倍数；所述硅烷单体的结构式为：R₂R₃R₄SiX，X为一价可水解官能基，R₂、R₃、R₄选自氢基、2～10个碳原子的链烯基、(甲基)丙烯酸烷基酯基、不含脂肪族不饱和键的单价烃基中的一种或几种。

优选的，所述升温反应的条件为升温至90～120℃反应18～36h。

所述PKa是物质在25℃的酸度系数，反映物质的酸性强度，数值越小，酸性越强，可以查物性数据手册或根据化学物质登录号(CAS号)查询该数值。