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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。聚硅烷主链仅由硅原子组成,因其电子在主链广泛离域,形成σ共轭体系,产生独特的光电特性而引起人们极大的兴趣,近年来逐渐成为研究的热点。
本论文在总结国内外聚硅烷的合成、性质及应用研究进展的基础上,合成了一系列硅骨架不同的聚硅烷,探讨了反应的主要影响因素,以及其结构与性能的关系,尤其是比较了星型聚硅烷与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。
以甲基二氯硅烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷为原料,采用硅氢加成反应合成了-种星型聚合物的中间体环硅氧烷核,并用红外光谱和核磁共振谱进行了表征。用此环硅氧烷核与含不同官能取代基的二氯硅烷进行聚合,通过经典的Wurtz反应制备星型聚硅烷。同时也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,制备了一系列线性聚硅烷和枝状聚硅烷。
用红外光谱、1H-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I2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4个数量级。
以上研究表明,合成的星型聚硅烷与枝状聚硅烷的性质相似,有着比线性聚硅烷更优异的光电性能,具有潜在的应用前景。