有機(jī)硅材料組成結(jié)構(gòu)與光學(xué)性能關(guān)系研究.pdf

1、隨著國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者的不懈努力與鉆研，科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展，目前發(fā)現(xiàn)以及合成的化合物種類非常龐大，并且化合物的種類還在以每年幾十萬的速度增加。通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定獲得這些新的化合物的物理化學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，不僅需要耗費(fèi)大量的人力和時(shí)間，而且數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性以及完善性受到測(cè)試條件等諸多因素制約。因此，建立起一個(gè)完備的物理化學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)庫幾乎不可能，導(dǎo)致許多化合物的物理化學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)缺失，給研究工作與化學(xué)生產(chǎn)帶來巨大阻礙。
　　物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定了物質(zhì)的性質(zhì)，研究結(jié)

2、構(gòu)與性能之間的關(guān)系，發(fā)展出多種估算方法將物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的物化性質(zhì)聯(lián)系起來，獲得反映物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的各種參數(shù)值，從而可以根據(jù)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)可間接預(yù)測(cè)出物質(zhì)的宏觀性質(zhì)。本文中主要介紹了基團(tuán)貢獻(xiàn)法、原子貢獻(xiàn)法兩種估算方法的應(yīng)用。
　　有機(jī)硅材料以其優(yōu)異的物理化學(xué)性能得到迅猛發(fā)展，需要大量的有機(jī)硅化合物物理化學(xué)性質(zhì)用于生產(chǎn)工藝的設(shè)計(jì)中，因而必須對(duì)有機(jī)硅化合物的物質(zhì)結(jié)構(gòu)與其宏觀性質(zhì)之間的關(guān)系進(jìn)行研究。本文中主要采用原子貢獻(xiàn)法、基團(tuán)貢獻(xiàn)法

3、研究有機(jī)硅化合物中各原子、基團(tuán)對(duì)其摩爾折射度、摩爾體積、折射率、密度等性質(zhì)的貢獻(xiàn)值。主要內(nèi)容分為以下六個(gè)部分:
　　(1)綜述了根據(jù)物質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)宏觀性能的定量構(gòu)效關(guān)系(QSAR/QSPR)以及原子貢獻(xiàn)法、基團(tuán)貢獻(xiàn)法的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了各方法的基本原理以及各方法之間的聯(lián)系與區(qū)別。由此提出本論文的研究目標(biāo)與方法。
　　(2)對(duì)常見的硅烷、硅氧烷分子進(jìn)行合理拆分，得到10種基團(tuán)鍵。以110種硅烷和硅氧烷化合物的折射率作為樣本，利用數(shù)

4、學(xué)模型(nD=n∑i(Gi)Gi、n2D=n∑i=1μin(Gi)/n∑i=1vin(Gi)及Lorentz-Lorenz經(jīng)驗(yàn)方程）描述各化合物宏觀與分子內(nèi)基團(tuán)種類和數(shù)量的關(guān)系;利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件1 stOpt進(jìn)行最優(yōu)化求解，得出每個(gè)基團(tuán)鍵對(duì)有機(jī)硅化合物折射率、折射率平方、摩爾折射度、摩爾體積等宏觀性質(zhì)的貢獻(xiàn)值，在此為基礎(chǔ)上，對(duì)硅烷、硅氧烷以及有機(jī)聚硅氧烷的宏觀性質(zhì)<參考文獻(xiàn)>=進(jìn)行了模擬;利用密度函數(shù)ρ=n∑i=1cin(Gi)/n∑i

5、=1ωin(Gi)為模型，進(jìn)行最優(yōu)化求解得到各基團(tuán)的密度常數(shù)。
　　(3)以110種硅烷和硅氧烷化合物的摩爾折射度、摩爾體積以及折射率作為樣本。首先結(jié)合碳系化合物中部分原子摩爾折射度，對(duì)硅烷、硅氧烷分子進(jìn)行合理拆分，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件SPSS19.0計(jì)算得出有機(jī)硅化合物中各原子的摩爾折射度修正值。對(duì)硅烷、硅氧烷分子再次進(jìn)行拆分，利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件1 stOpt最優(yōu)化求解得出各原子、基團(tuán)的摩爾體積，再根據(jù)Lorentz-Lorenz經(jīng)驗(yàn)

6、方程計(jì)算可得110個(gè)化合物的的折射率。最后利用經(jīng)驗(yàn)方程n2D=n∑i=1μin(Ai)/n∑i=1vin(Ai)，采用原子貢獻(xiàn)法計(jì)算得出各原子、基團(tuán)的折射率常數(shù)。
　　(4)采用正硅酸乙酯法制備苯基改性MTQ樹脂，研究了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、催化劑用量、乙醇用量對(duì)MTQ樹脂產(chǎn)率的影響，選取最佳制備條件。以此為基礎(chǔ)，改變封端劑，制備含有不同基團(tuán)的硅樹脂。
　　(5)通過陽離子開環(huán)聚合反應(yīng)制備聚硅氧烷，以八甲基環(huán)四硅氧烷和四甲基四