含偶氮苯基团功能高分子的制备及其光致取向性能的研究

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1、摘要研究表明，含偶氮苯基团的聚合物有明显的光致取向效应，这种光学效应取决于偶氮官能团在光激发下的光致异构(顺反构形的光化学转变)。本研究利用偶氮苯基团这种特殊的光学性能，采用物理掺杂和化学接枝两种方法，将偶氮苯基团引入聚合物中，制备了Azo．dye／PMMA体系的物理掺杂偶氮聚合物和化学接枝型偶氮侧链聚氨酯两类光学功能材料。研究中，利用uv-Vis、FT-IR等测试，对材料进行了表征。在激光测试实验中，用He．Ne激光(九=632．8nm)作为信号光，用Ar+激光(九=514nm)作为激发光，研究聚合物光致双折射效应、全光开关调制应用和光致瞬态光栅应用等。分别讨论了激发光强度、工作

2、温度、光开关频率、偏振态方向等因素对光学性能的影响；同时通过设计制备不同分子结构的聚合物，讨论了聚合物链段结构对光学效应的影响。物理掺杂体系中，采用PMMA及其同系物共聚体作为主体，分散红DRl和DRl3作为含偶氮苯的客体，制备并系统研究了三类掺杂型材料，具体如下：制各了DRl／PMMA掺杂试样；对其进行了双折射性能分析，观察到光致双折射取向和回复过程中高分子的松弛过程大约几十秒；进行二向色性实验，观察到trans态分子在沿着红光偏振方向时有较高的吸光度，而cis态较低；其后我们成功的实现了该材料的绿光激发、红光写入的光致瞬态光栅应用实验。主体采用不同含量的BA(丙烯酸丁酯)和MM

3、A单体共聚，制备了一系列DRl／Poly(BA+MMAl材料；研究发现：BA含量多，分子链柔顺性好，其热效应影响会更强，材料双折射性能下降。同时观察到，随着激发光强度的提高，双折射程度先上升后下降的规律，体现了取向机理和热效应的综合影响效果。制备了DRl3／PMMA试样；与DRl生色团掺杂材料比较，发现DRl3光致取向性能更好；同时试验了该试样的短波(绿光)干涉光致瞬态光栅应用；并研究了材料在不同条件下的全光开光调制应用，其工作频率可达到100Hz，响应时间约为10ms，工作温度上限约为50℃。化学接枝体系中，合成了含双羟基的DRl9偶氮苯类单体，通过两步法聚合反应，制备了含偶氮侧

4、基的聚氨酯材料。分别将不同比例的聚二元醇、丁二醇或者三羟甲基丙烷单体引入聚氨酯反应，制备了柔顺主链、刚性主链的线性聚氨酯和轻度交联的柔性链聚氨酯。对以上三种聚氨酯做了光致双折射性能分析和全光开光调制应用，研究发现：分子链较好的柔顺性，在光开关实验中有利于达到较大的信号有效值，但双折射实验中受热效应影响最显著：UDR3轻度交联且交联点之间为柔顺链段的结构，在双折射和光开关实验中都有较好的表现。同时观察到华南理工大学硕士学位论文随着激发光强增大，取向程度先增加后下降的趋势，进一步证实了取向机理一热效应的综合影响。关键词：偶氮苯；聚氨酯；光致双折射；全光开关调制；光致光栅一．．—————

5、—．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．!!三!!!!j．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．一ABSTRACTIthasbeenreportedthatazobenzenepolymershavethenotablepropertiesofopticalanisotropy，becauseofthephoto—inducedisomerizationoftheazobenzenegroups(photochemicalconversionoftrans&cisisomers)．Accordingtothisdistinctopticalprop

6、erty，azobenzenemoietieswereappliedintothepolymersbydopingmethodandbychemicalgraftingmethod，tosynthesizePMMA／azo—dyeazobenzene·dopedpolymersandazobenzene—graftedpolyurethanes．Inthisstudy，thepropertiesofthematerialswereexaminedbyUV-Vis，FT-IRmethodsandsoon．Aserialofexperimentsbasedonlasersetupwer

7、econducted，usingHe—Nelaser(九=632．8nm)astheprobebeamandAr+laser(九=514nm)asthepumpbeam，toinvestigatethepropertiesofphoto—inducedbirefringenceaswellastheapplicationsofall—opticalswitchingmodulationandthephoto—inducedtransientsurfacereliefg