含偶氮苯的聚合物光学材料的制备及其性能研究

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1、摘要摘要本文采用三种方法制备了三类含偶氮苯生色团的聚合物薄膜材料。一是用简单的物理掺杂法制备了一系列主客掺杂体系的材料；一是采用种子乳液聚合的方法合成了以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)混合DR一13为核，外面包覆丙烯酸酯聚合物壳的偶氮苯微球乳液；一是用化学合成的手段，合成了具有手性不对称单元的单偶氮苯生色团分子和双偶氮苯生色团分子，并使之与丙烯酸酯类单体共聚制备了带有偶氮苯侧链的丙烯酸酯类聚合物。此外，考虑到稀土元素由于具有未充满的4，壳层和4，电子被外层的5s2、5．口6电子屏蔽的特性，使得其在电、光、磁

2、等方面都具有一些独特的性质，本文通过将稀土无机盐与有机配体相络合的方法制得一系列稀土络合物单体，并将其与上述具有手性不对称单元的偶氮苯单体和两烯酸酯类单体发生共聚，制备了一系列带有稀土络合物侧链和偶氮苯侧链的丙烯酸酯类聚合物。：采用透射电镜对偶氮苯核壳微球乳液的粒子大小和形态进行了表征，透射电镜照片显示出所合成乳胶粒子粒径较均匀，在60～100nm之间；采用傅立叶红外光谱，核磁共振氢谱和紫外可见吸收光谱对所合成的单偶氮苯单体、双偶氮苯单体和稀土络合物单体及其它们聚合物的结构进行了表征，证实了本论文化学合成

3、方法的可行性：采用荧光光谱分析了铽的有机络合物单体及其聚合物的发光性能，它们的荧光发射光谱表明本实验在丙烯酸酯聚合物中成功的引入了稀土络合物侧链。对上述三类偶氮苯聚合物薄膜和带有稀土络合物侧链的偶氮苯聚合物薄膜考察了它们的全光开关效应和光致双折射性能，发现它们在低功率光强(<30mW)的激发光驱动下都能产生明显光致双折射和全光开关效应，并就控制光调制频率，控制光功率，偶氮苯生色团结构、聚合物极性等相关因素方面较深入的探讨了偶氮苯／聚合物体系发生光致取向的机理，认为对于同一样品而言，在较低的调制频率下，可以

4、得到较大的全光开关调制深度，从而使其所体现的全光开关效应较好；较高的控制光功率可以加快它的光响应速度，提高调制深度，但是由于高功率下所产生的热效应不可忽略，致使掺杂系列样品的透射光强不大，而对于化学接枝的样品，控制光功率产生的热效应对其影响则不明显；对于分子两端分别带有强吸电子基团和强推电子基团的偶氮苯分子，在极性较大的聚合物体系中发生的全光开关效应在光响应时间、全光开关调制深度等各方面都比较优良。通过将主客掺杂型的样品与核壳结构型的样品进行比较，发现核壳结构型样品在全光开关效应光响应时间、调制深度等各参

5、数方面均优于主客掺杂型样品。偶氮苯化学接枝型样品的全光开关效应比较微剥，引入稀土络合物后的同种偶氮苯聚合物华南理上人学硕士学位论文材料却表现出非常优异的全光开关效应和光致双折射性能。此外，本沦文还考察了带有各种稀土络合物侧链的偶氮苯聚合物薄膜材料的磁光性能，即法拉第效应，通过测试它们的Faraday旋光角妒，进而计算出它们的维尔德(Verdet)常数，可以发现它们都具有一定的磁光效应，其Verdet常数比早期研究的无机磁光材料重火石玻璃和二硫化碳提高了一个数量级，其中以引入Tb和Pr元素络合物的聚合物材料

6、的维尔德常数较大。关键词：种子乳液聚合：偶氮苯生色团；全光开关效应；光致异构；法拉第效应UAbstractInthispaper，threekindsofazobenzenepolymerfilmmaterialswerepreparedbythreemethods．Inthefirstmethod，wepreparedsomeguest—hostsamplesbydoping．Inthesecondmethod，seededemulsionpolymerizationwasusedtomakecore—

7、shelllatexesofDR一13／acrylatescopolymer．Inthethirdmethod，somechiralazobenzenemonomers(includingmonoazobenzeneandbiazobenzenemonomers)containingcarbon—carbondoublebondweresynthesized，whichwerethencopolymerizedwithacrylatemonomerstOproducepolyacrylatescontai

8、ningazobenzenemoietiesinthesidechain．Furthermore，consideringtherareearthelementshavesomespecialpropertiesregardingelectricity，opticsandmagnetism，sincetheyhaveunderfilled4forbitalsandtheir4felectronsarewellshieldedby