伴随着时代的进步,材料科学技术作为我国战略性新型产业转型的重要基础,得到了迅猛的发展。高折射率材料是在封装技术,成像技术,信息技术等诸多领域有广泛的应用的一类光学功能材料,其具有重要的实际应用价值,是科研学者们重点研究的材料科学技术之一。传统的高折射率光学材料一般根据材料的类型分为无机光学材料和有机光学材料两类,对于无机光学材料来说,虽然其具有较高的折射率,但是其质量偏大,价格高,抗冲击强度差等性质很难满足现在高性能光学元器件的需求,而有机光学材料具有质轻,耐磨,抗冲击等优点,但是折射率相对较低,限制了其发展。因此近些年能够兼顾有机和无机材料优点的纳米杂化材料得到了很大的关注。高折射率纳米杂化材料是将具有高折射率的纳米粒子作为功能填料引入到聚合物基体中,高折射率杂化材料具有较广的折射率范围,且折射率连续可调。然而有机/无机杂化材料目前所面临的最大挑战就是解决无机填料和有机树脂的相容性和控制无机纳米粒子的粒径的问题,无机纳米粒子需要减少团聚现象的发生且粒径小于可见光波长的十分之一,否则会影响杂化材料的光学性能和力学性能。本课题基于高折射率纳米杂化材料的所面临的核心问题,通过不同的制备方法合成了高折射率ZrO2纳米杂化环氧树脂,高折射率TiO2纳米杂化环氧树脂,UV固化型高折射率Ti杂化有机硅复合材料。并对其进行了结构、性能和应用效果进行了研究。第一部分:高折射率ZrO2杂化环氧树脂的制备与性能研究。以4,4’-二羟基二苯硫醚、9,9-二（4-羟基苯基）芴、环氧氯丙烷为主要原料,通过两步法合成一种含有S元素和芴结构的高折射率环氧树脂,作为聚合物基体。并以正丁醇锆作为前驱体,以3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）作为偶联剂,在聚合物基体上通过热溶剂法原位生成接枝环氧基团的纳米ZrO2粒子,最终制备ZrO2纳米杂化环氧树脂。对不同ZrO2含量的杂化树脂的结构和性能进行了表征与测试,研究结果表明ZrO2粒子成功地在聚合物基体中合成,并以纳米粒度均匀分散,杂化材料具有很好的光学性能,在可见光范围内保持89%以上的透过率,随着ZrO2含量增加,杂化树脂折射率呈线性增加,ZrO2含量在19.33%时,杂化树脂折射率达到1.739,杂化树脂的降解温度范围为260～500℃,杂化树脂分散液有很好的储存稳定性,固化后不发生收缩和断裂,涂层表面光滑平整,随着ZrO2含量的提升,杂化树脂铅笔硬度从3 H提升到4 H,附着力也有所提高。第二部分:高折射率TiO2杂化环氧树脂的制备与性能研究。以四溴双酚A、4,4’-二羟基二苯硫醚、9,9-二（4-羟基苯基）芴、环氧氯丙烷为主要原料,通过两步法合成一种含有S元素,Br元素,芴结构的高折射率环氧树脂。制备的环氧氧树脂含有大量的-OH基团,可以为无机纳米粒子杂化提供反应活性位点。以钛酸正丁酯为前驱体通过溶胶-凝胶法将TiO2粒子以化学键的形式连接在聚合物基体上,最终合成TiO2杂化环氧树脂。对不同TiO2含量的杂化树脂的结构和性能进行了表征与测试,研究结果表明TiO2纳米粒子未出现大规模的团聚,和聚合物及基体有很好的相容性,高折射率TiO2纳米杂化环氧树脂具有很好的光学性能,在可见光范围平均透过率在90%以上,随着TiO2含量增加,杂化树脂折射率呈线性增加,TiO2含量在19.98%时,折射率达到1.783,杂化树脂的降解温度范围为280～450℃,杂化树脂分散液有很好的储存稳定性,固化后不发生收缩和断裂,涂层表面光滑平整,随着TiO2含量的提升,杂化树脂铅笔硬度从3 H提升到5 H,附着力也有所提高。第三部分:UV固化型高折射率Ti杂化有机硅复合材料的制备与性能研究。以二苯基二甲氧基硅烷、3-（甲基丙烯酰氧）基丙基三甲氧基硅烷（KH570）、苯基三甲氧基硅烷、钛酸正丁酯为主要原料,在酸性条件下通过共水解合成了含双键的Ti杂化有机硅树脂作为UV固化组分A,以9,9-二[（4-羟基乙氧基）苯基]芴和丙烯酰氯为主要原料合成了含芴结构的高折射率单体,作为UV固化组分B。两种组分混合并进行UV固化,制备了高折射率Ti杂化有机硅复合材料。对不同钛酸正丁酯添加量的杂化树脂进行了结构、性能、应用效果的表征和测试,研究表明Ti元素主要以Ti-O-Si的型式均匀的分布于杂化有机硅树脂的结构中,杂化有机硅树脂有更高的交联密度和更高的缩合度,且有很好的可见光透过率,在可见光波长范围内光平均透过率在90%以上,钛酸正丁酯添加量最大的Ti杂化有机硅树脂的折射率为1.7931,Ti杂化有机硅树脂的硅骨架降解温度范围为400～650℃,Ti杂化有机硅树脂固化后不发生收缩和断裂,涂层表面光滑平整,随着Ti含量的上升,杂化树脂的铅笔硬度从4 H增加到6 H,在LED应用性能测试中,Ti杂化有机硅树脂相比于市售的LED封装材料光输出效率提升了18.7%。