[发明专利]基于含氟聚酰亚胺的有机非线性光学聚合物及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体是一种基于含氟聚酰亚胺的有机非线性光学聚合物及其合成方法。 

背景技术

非线性光学(nonlinear optics，NLO)是现代光学的一个新领域。介质在强激光场作用下产生的极化强度与入射辐射场强之间不再是线性关系，而是与场强的二次、三次以至于更高次项有关，这种关系称为非线性。 

非线性光电高分子材料历经二十余年的研究已取得了巨大成就。然而，光电高分子材料能否走向市场，尚有两个很关键的挑战性课题有待进一步得到解决：其一是制备兼具大的一阶超极化率、高的化学和热学稳定性以及良好的光学透明性的二阶生色团分子(Chromophore)，其二是合成具有良好综合性能的光电聚合物以应用于广泛的器件研究。 

目前非线性光学聚合物的合成仍然以繁琐的化学合成方法，合成出结构复杂的大分子的染色体的合成为主^[1-9]，具有以下缺陷： 

(1)繁琐的化学合成：需5-7步化学反应^[1-9]； 

(2)其最终合成出的非线性光学聚合物的玻璃化转变温度点较低，Tg约为150-160℃^[1-9]； 

(3)产率较低，约为(30-45％)^[1-9]。 

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的发明目的在于提供一种基于含氟聚酰亚胺的有机非线性光学聚合物及其合成方法，从含氟的芳香族二胺单体和芳香族二酸酐单体出发，通过二步化学反应合成出一种含氟的聚酰亚胺，后以其为基体聚合物，通过后官能团化法，合成出一种非线性光学聚合物，以实现简化合成方法，提高产率的目的。 

为实现上述目的，本发明的基于含氟聚酰亚胺的有机非线性光学聚合物(聚酰亚胺-分散红1，简写为PI-DR1)的分子式如下： 

其合成路线为： 

所述基于含氟聚酰亚胺的有机非线性光学聚合物PI-DR1(聚酰亚胺-分散红1)的合成方法为： 

聚酰亚胺(PI)的合成方法： 

将摩尔比为1∶0.95-1∶1.05的二胺和二酸酐溶解于非质子性溶剂中，所配制的溶液质量浓度为15-20％，用油泵抽气充氮气反复三次，后于室温下搅拌4-8小时，加入非质子极性溶剂质量的3-5％的醋酸酐和非质子极性溶剂质量的的3-5％的吡啶，于室温下搅拌12-24小时，再将反应液在20-60分钟滴加于搅拌的体积为非质子性溶剂的2-5倍的甲醇中，得大量沉淀，过滤得聚酰亚胺，将其溶于体积为非质子性溶剂的2-5倍的四氢呋喃后，沉淀于体积为非质子性溶剂的2-5倍的甲醇中，溶解沉淀两次后索式抽提12-24小时，真空干燥得较纯的聚酰亚胺。 

PI-DR1(聚酰亚胺-分散红1)(有机非线性光学聚合物)的合成方法： 

加入聚酰亚胺、分散红1、偶氮二甲酸二乙酯、三苯基膦，其摩尔比为1∶6∶6∶6-1∶10∶10∶10，混合后加入四氢呋喃，所配制的溶液质量浓度为15-20％，搅拌溶解，用油泵抽气充氮气反复三次，于25-45℃搅拌12-24小时后将反应液20-60分钟滴加于搅拌的体积为四氢呋喃的2-5倍的甲醇中，得沉淀，过滤即为聚酰亚胺-分散红1(PI-DR1)，后溶于体积为初始的四氢呋喃的2-5倍的四氢呋喃后，沉淀于体积为初始的四氢呋喃的2-5倍甲醇中，溶解沉淀两次后用体积为初始的四氢呋喃的2-5倍的甲醇索式抽提12-24小时，真空干燥得较纯的PI-DR1。 

所述非质子极性溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基乙酰胺(DMAc)或二甲基甲酰胺(DMF)。 

本发明与现有技术相比，具有以下优点： 

(1)只进行简单的两步化学反应，即合成出基于含氟聚酰亚胺的有机非线性光学聚合物； 

(2)最终合成出的非线性光学聚合物的玻璃化转变温度(Tg)点为213℃，远远高于目前所合成出的150-160℃的非线性光学聚合物的Tg点^[1-9]； 

(3)且其产率达80％以上，远高于目前的制备方法(产率30-45％)^[1-9]。 

附图说明

图1为PI的红外图； 

图2为PI的氢-核磁共振谱图； 

图3为PI-DR1的红外图； 

图4为PI-DR1的氢-核磁共振谱图； 

图5为PI的差示扫描量热仪图； 

图6为PI的热失重；