[发明专利]聚甲基丙烯酸酯可交联电光聚合物体系及其合成方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及有机二阶非线性光学材料领域，特别涉及侧链具有电子给受体结构的有机二阶非线性光学发色团的聚甲基丙烯酸酯类可交联电光聚合物体系，以及该聚合物体系的合成方法和用途。

背景技术

当前社会，激光通讯和光纤通讯正在取代微电子和集成电路技术而成为新兴的通信技术。作为激光通讯和光纤通讯的两个前沿学科：集成光学和光电子学获得迅猛的发展。集成光系统包括了电光调制器、光开关、光转换器、光滤波器等重要器件，在这些器件中都必须使用非线性光学材料。目前实际应用较多的非线性光学材料主要是无机晶体材料和有机非线性光学材料两种。相对于无机晶体材料，有机非线性光学材料具有非线性光学系数高、响应速度快(亚皮秒甚至皮秒)、相对较大的非线性光学响应(通常比无机晶体材料高1～2个数量级)、光学损伤阈值高(GW/cm²量级)、介电常数低(带宽高)、可根据要求进行分子设计、易于加工以及廉价等优点，因而具有广阔的应用前景。

由于有机非线性光学材料的响应与其中发色团分子的非线性光学特性密切相关，所以为满足实际应用的要求，需从发色团的分子设计和保持发色团分子极化后取向方向两方面入手：一是要寻求一阶超极化率数值(β值)较大的、光热稳定性优良的发色团分子；二是要对聚合物结构进行修饰，使得聚合物网络体系对极化后发色团分子的取向方向进行固定，使得整个电光聚合物体系的电光系数(r₃₃)对于时间和温度的耐受性大大提高，从而提高材料的取向稳定性，满足电光聚合物器件化的要求。如高等学校化学学报2004年3月，vol 25，No.3：565～569；Macromolecules[J]，1996，29：946-952文献中所报道的电光聚合物体系电光系数的稳定性不足，在室温下放置100小时，材料的电光系数就降到了初始系数的75％。

发明内容

本发明的目的在于提供宏观电光系数高，并且可利用交联反应将极化后的光学发色团的取向方向固定，提高光学发色团的取向稳定性的侧链具有电子给受体结构的有机二阶非线性光学发色团的聚甲基丙烯酸酯类可交联电光聚合物体系。

本发明的再一目的是提供一种侧链具有电子给受体结构的有机二阶非线性光学发色团的聚甲基丙烯酸酯类可交联电光聚合物体系的合成方法。

本发明的还一目的是提供侧链具有电子给受体结构的有机二阶非线性光学发色团的聚甲基丙烯酸酯类可交联电光聚合物体系的用途。

本发明的侧链具有电子给受体结构的有机二阶非线性光学发色团的聚甲基丙烯酸酯类可交联电光聚合物体系的主链为聚甲基丙烯酸酯类，所述的聚甲基丙烯酸酯类含有可与2，4-甲苯二异氰酸酯(TDI)反应以生成交联结构的羟基；侧链为具有高电光性能的有机二阶非线性光学发色团，该有机二阶非线性光学发色团是由电子给体、电子受体以及π电子桥组成。所述的侧链具有电子给受体结构的有机二阶非线性光学发色团的聚甲基丙烯酸酯类可交联电光聚合物体系具有以下结构：

其中：

R₁，R₂，R₃独立地为烷基；

A为2-二氰基甲叉-3-氰基-4-甲基-5-R₄-5-R₅-2，5-二氢呋喃(TCF)电子受体或是三氰基吡咯啉类(TCP)电子受体；R₄，R₅独立地为烷基；

所述的三氰基吡咯啉类(TCP)电子受体是三氰基吡咯啉类电子受体上的氢原子被树枝状的3，5-二R₆苄基取代的三氰基吡咯啉类电子受体。R₆为烷基。

n为1～100000。

所述的烷基的碳链长度为碳原子数1～20。