功能化改性聚硅烷的研究进展及应用前景-高分子学报.PDF

第７期 高　 分　 子　 学　 报 Ｎｏ.７ ２０１５年７月 ＡＣＴＡ ＰＯＬＹＭＥＲＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ Ｊｕｌ.ꎬ２０１５ 综述 功能化改性聚硅烷的研究进展及应用前景∗ １∗∗ ２ １ １∗∗ 浦文婧 　 王春宇 　 胡天娇 　 李效东 １ ２ ( 国防科学技术大学理学院化学与生物学系　 长沙４１００７３)　 ( 防化研究院第一研究所　 北京　 １００１９１) 摘　 要　 聚硅烷是一类主链由连续Ｓｉ原子组成的聚合物ꎬ其主链具有类似于大π共轭的σ￣σ共轭结构.这种 特殊结构使得线型聚硅烷既具有与普通大π共轭导电聚合物相似的电导行为ꎬ又具有其它导电聚合物所不 具备的优良溶解性和可加工性ꎬ是一类潜力巨大的功能高分子材料.但单纯聚硅烷的光致/ 电致发光和导电性 能与其它功能高分子材料相比还不够突出ꎬ自身对水分和空气比较敏感ꎬ需要对其进行改性.本文对聚硅烷的 结构与性能之间的关系进行了归纳ꎬ对聚硅烷的改性方法进行了详细分类并综述ꎬ并对聚硅烷的应用方向和 研究进展进行了总结ꎬ最后对功能化聚硅烷的应用前景进行了展望. 关键词　 聚硅烷ꎬ功能化改性ꎬ有机功能材料 　 　 聚硅烷是主链完全由Ｓｉ—Ｓｉ 组成的一类聚 等都引起了人们极大的兴趣[６ꎬ９ ~１１].聚硅烷有望 合物ꎬ它与由连续 Ｃ—Ｃ构成的柔性聚合物和共 开发成导电材料[１２ꎬ１３]、制造发光二极管、场效应 轭Ｃ Ｃ构成的刚性聚合物在性质上差别明显. 晶体管等多种电子器件[７ꎬ１４]、非线性波导器件[１５] 首先ꎬＳｉ—Ｓｉ主链以单键结合使得分子链柔性好ꎬ 以及具有特殊性能的复合材料和涂层[９ꎬ１６ꎬ１７]等. 非对称取代的聚硅烷都具有较好的溶解性ꎬ易于 进入２０ 世纪９０ 年代ꎬ研究证实了聚硅烷的功能 加工ꎬ可制备成膜ꎻ其次ꎬ相对于 Ｃ 原子而言ꎬＳｉ 化改性与其某些物理及化学性能之间的联系ꎬ为 原子具有较大的原子半径、较小的电负性以及空 聚硅烷的功能化改性奠定了理论基础[７ꎬ１８~２５].人 的３ｄ轨道ꎬ使得聚硅烷主链的σ 电子能够沿着 们希望能够开发出力学性能佳ꎬ溶解性好ꎬ应用前 Ｓｉ—Ｓｉ主链广泛离域ꎬ从而获得类似于大π共轭 景广泛的聚硅烷有机功能材料[４ꎬ９ꎬ２１ꎬ２６ꎬ２７]. 日 效应的σ共轭效应.这种共轭效应造成聚硅烷的 [２８~３５] [３６~３８] [３９] [４０ꎬ４１] 本 、美国 、加拿大 、荷兰 、瑞 电子跃迁能带保持在３ ~４ ｅＶꎬ具有优异的光学 [４２] [４３ꎬ４４] [４５ꎬ４６] 士 、印度 、罗马尼亚 等诸多国家的研 和电学特性ꎬ如在可见区光学透明ꎬ紫外区吸收可 究机构都就聚硅烷的功能化研究展开工作ꎬ对聚 调ꎬ电子电导率在半导体区间可调等.因此聚硅烷 硅烷的改性研究起到了明显的推动作用.我国对 [１] 是一类潜力巨大的功能高分子材料 . 聚硅烷的研究起步较晚ꎬ近年来也有院校和研究 [２] Ｗｅｓｔ 于１９８１年以