查耳酮衍生物的合成及光敏特性的應(yīng)用研究.pdf

1、光化學(xué)反應(yīng)引起有機(jī)材料物理、化學(xué)性質(zhì)的改變，可以應(yīng)用于多種光敏器件中。在眾多的有機(jī)光敏材料中，查耳酮化合物是非常特殊的一類材料。相比同為丙烯酮類衍生物的肉桂酸酯化合物而言，查耳酮類化合物具有優(yōu)良的耐水解性、熱穩(wěn)定性以及在300-365 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有高的吸收系數(shù)，反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，在刻蝕、印刷、液晶顯示等眾多領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
　　苯并螺吡喃是研究的最為廣泛、最為深入的光致變色類化合物之一。這類化合物具有光致變色響應(yīng)速度

2、快、調(diào)控方便、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，然而其開環(huán)體部花菁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較差以及對(duì)光致變色的抗疲勞性不足，限制了在工業(yè)領(lǐng)域的大面積使用。
　　本文首先合成了一系列查耳酮的小分子衍生物和聚合物，研究了相關(guān)的交聯(lián)特性及影響因素;然后應(yīng)用在螺吡喃的光致變色體系中，利用查耳酮光交聯(lián)反應(yīng)對(duì)螺吡喃周圍微觀自由空間的調(diào)控作用，改善螺吡喃顯色體的穩(wěn)定性。同時(shí)利用細(xì)乳液聚合方法，把疏水的螺吡喃和查耳酮基團(tuán)引入到水性分散體中，拓展了二者的應(yīng)用范圍。具體的內(nèi)容如下

3、:
　　1)根據(jù)3-異丙烯基-α，α'-二甲基芐基-異氰酸酯(TMI)中雙官能團(tuán)的反應(yīng)特點(diǎn)，通過(guò)兩條路線設(shè)計(jì)合成了側(cè)鏈含有查耳酮基團(tuán)的光敏聚合物。紫外光照射下，查耳酮基團(tuán)能發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，但受聚合物剛性結(jié)構(gòu)的影響，反應(yīng)程度不高;含柔性間隔鏈的聚合物具有較慢的交聯(lián)速度，但有高的交聯(lián)程度。
　　2)合成了三種查耳酮丙烯酸酯單體，并與不同的丙烯酸酯單體共聚得到了具有良好溶解性的光敏聚合物。研究各聚合物在溶液中的交聯(lián)特性，發(fā)現(xiàn)增大共聚

4、單體的比例、減小查耳酮基團(tuán)與高分子主鏈間間隔鏈的長(zhǎng)度、增長(zhǎng)共聚單體側(cè)鏈長(zhǎng)度及減小溶液濃度會(huì)降低查耳酮的交聯(lián)速度，反之則增加。
　　3)合成了雙查耳酮小分子化合物、查耳酮—螺吡喃雙光功能小分子化合物以及具有不同玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg)的雙光功能聚合物，并制備了相應(yīng)的光敏薄膜。在365 nm紫外光照射下，薄膜中同時(shí)發(fā)生了查耳酮的光交聯(lián)反應(yīng)和螺吡喃的光致變色反應(yīng)。與只含有螺吡喃光敏結(jié)構(gòu)的薄膜相比，查耳酮的光交聯(lián)反應(yīng)相對(duì)減小了螺吡喃周圍的自

5、由空間，顯著減緩顯色體的退色過(guò)程，增加了顯色體的穩(wěn)定性。同時(shí)，聚合物基質(zhì)的Tg對(duì)光化學(xué)反應(yīng)也有影響，薄膜在高于Tg溫度條件下交聯(lián)時(shí)，基于聚合物鏈段的移動(dòng)性易于查耳酮基團(tuán)交聯(lián)反應(yīng)的發(fā)生，對(duì)螺吡喃顯色體具有最好的穩(wěn)定作用。
　　4)合成了三種具有不同柔性間隔鏈的查耳酮雙丙烯酸酯單體，作為可二次交聯(lián)的交聯(lián)劑與含丙烯酸酯基的可聚合螺吡喃單體成功應(yīng)用在改進(jìn)的細(xì)乳液體系中，得到平均粒徑小于80 nm、粒徑分布較窄的雙光功能納米粒子。此交聯(lián)劑有

6、助于改善納米粒子的形貌規(guī)整性，同時(shí)查耳酮的交聯(lián)反應(yīng)能顯著增加水分散體系中螺吡喃顯色體的穩(wěn)定性。柔性間隔鏈的長(zhǎng)度對(duì)查耳酮交聯(lián)的反應(yīng)程度有影響，從而導(dǎo)致了對(duì)顯色體穩(wěn)定性的差異。另外2）中的查耳酮丙烯酸酯在細(xì)乳液中對(duì)螺吡喃也有穩(wěn)定作用，但效果不如查耳酮雙丙烯酸酯好。這種方法構(gòu)建的光敏納米粒子一方面拓展了螺吡喃的應(yīng)用范圍，比如易于分散，可用在生物體內(nèi)作為標(biāo)記材料;另一方面提高了螺吡喃的光（熱）穩(wěn)定性和納米粒子的熱穩(wěn)定性。
　　5)偏振紫外