含偶氮苯基團功能高分子的制備及其光致取向性能的研究.pdf

1、研究表明,含偶氮苯基團的聚合物有明顯的光致取向效應,這種光學效應取決于偶氮官能團在光激發(fā)下的光致異構(gòu)(順反構(gòu)形的光化學轉(zhuǎn)變).該研究利用偶氮苯基團這種特殊的光學性能,采用物理摻雜和化學接枝兩種方法,將偶氮苯基團引入聚合物中,制備了Azo-dye/PMMA體系的物理摻雜偶氮聚合物和化學接枝型偶氮側(cè)鏈聚氨酯兩類光學功能材料.研究中,利用UV-Vis、FT-IR等測試,對材料進行了表征.在激光測試實驗中,用He-Ne激光(λ=632.8nm)

2、作為信號光,用Ar<'+>激光(λ=514nm)作為激發(fā)光,研究聚合物光致雙折射效應、全光開關(guān)調(diào)制應用和光致瞬態(tài)光柵應用等.分別討論了激發(fā)光強度、工作溫度、光開關(guān)頻率、偏振態(tài)方向等因素對光學性能的影響;同時通過設(shè)計制備不同分子結(jié)構(gòu)的聚合物,討論了聚合物鏈段結(jié)構(gòu)對光學效應的影響.物理摻雜體系中,采用PMMA及其同系物共聚體作為主體,分散紅DR1和DR13作為含偶氮苯的客體,制備并系統(tǒng)研究了三類摻雜型材料,具體如下:制備了DR1/PMMA摻

3、雜試樣;對其進行了雙折射性能分析,觀察到光致雙折射取向和回復過程中高分子的松弛過程大約幾十秒;進行二向色性實驗,觀察到trans態(tài)分子在沿著紅光偏振方向時有較高的吸光度,而cis態(tài)較低;其后我們成功的實現(xiàn)了該材料的綠光激發(fā)、紅光寫入的光致瞬態(tài)光柵應用實驗.主體采用不同含量的BA(丙烯酸丁酯)和MMA單體共聚,制備了一系列DR1/Poly (BA+MMA)材料;研究發(fā)現(xiàn):BA含量多,分子鏈柔順性好,其熱效應影響會更強,材料雙折射性能下降.

4、同時觀察到,隨著激發(fā)光強度的提高,雙折射程度先上升后下降的規(guī)律,體現(xiàn)了取向機理和熱效應的綜合影響效果.制備了DR13/PMMA試樣;與DR1生色團摻雜材料比較,發(fā)現(xiàn)DR13光致取向性能更好;同時試驗了該試樣的短波(綠光)干涉光致瞬態(tài)光柵應用;并研究了材料在不同條件下的全光開光調(diào)制應用,其工作頻率可達到100Hz,響應時間約為10ms,工作溫度上限約為50℃.化學接枝體系中,合成了含雙羥基的DR19偶氮苯類單體,通過兩步法聚合反應,制備了

5、含偶氮側(cè)基的聚氨酯材料.分別將不同比例的聚二元醇、丁二醇或者三羥甲基丙烷單體引入聚氨酯反應,制備了柔順主鏈、剛性主鏈的線性聚氨酯和輕度交聯(lián)的柔性鏈聚氨酯.對以上三種聚氨酯做了光致雙折射性能分析和全光開光調(diào)制應用,研究發(fā)現(xiàn):分子鏈較好的柔順性,在光開關(guān)實驗中有利于達到較大的信號有效值,但雙折射實驗中受熱效應影響最顯著;UDR3輕度交聯(lián)且交聯(lián)點之間為柔順鏈段的結(jié)構(gòu),在雙折射和光開關(guān)實驗中都有較好的表現(xiàn).現(xiàn)時觀察到隨著激發(fā)光強增大,取向程度先