Einstellbare optische und rheologische Eigenschaften eines auf Epoxyacrylat basierten Host-Guest-Systems

Abstract:
Wir stellen eine einfache und präzise Methode vor den Brechungsindex und die Viskosität eines auf einem Epoxyacrylat basierenden Host-Guest-Systems anzupassen. Das vorgestellt und erweiterte Materialsystem wurde umfassend durch Messungen des Brechungsindex, der Viskosität, der Glasübergangstemperatur, der optischen Dämpfung sowie der Berechnung der Abbe-Zahl charakterisiert. Für das hier vorgestellte Materialsystem wird als Matrix-Polymer ein kommerziell verfügbares, UV-härtendes Epoxyacrylat (Syntholux) verwendet. Als Comonomer wurde Benzylmethacrylat (BMA) sowohl zur Modifizierung der Brechungsindizes, als auch zur Anpassung der Viskosität untersucht. Zur weiteren Anhebung der Brechungsindizes wurde zusätzlich Phenanthren als „Dotierung“ untersucht. Für reines Syntholux ergibt sich ein Brechungsindex von nD,20 = 1,55, der bis fast 1,57 (bei 589 nm und 20 °C) für reines BMA ansteigt. Eine weitere Erhöhung des Brechungsindex von bis zu 0,01 konnte durch die Zugabe von Phenanthren erreicht werden. Durch Messung des Brechungsindex bei drei Wellenlängen, konnten entsprechende Abbe-Zahlen mit Werten von ca. 37 für die jeweiligen Zusammensetzungen berechnet werden. Im Gegensatz zum Anstieg der Brechungsindizes reduzierte sich die Viskosität stark mit dem BMA-Gehalt. Bei 20 °C verringerte sich die Viskosität von 46 Pa·s (reines Syntholux) auf ca. 4 mPa·s (reines BMA). Mit steigender Temperatur sinkt die Viskosität ebenfalls. Das als „Dotierung“ eingesetzte Phenanthren beeinflusst die Viskosität nur geringfügig. Zudem zeigen alle Mischungen newtonsches Verhalten.