[发明专利]一种原位热交联反应构筑二阶非线性光学聚合物材料的方法

说明书

本发明涉及材料科学技术领域，具体涉及一种原位热交联反应构筑二阶非线性光学聚合物材料的方法，以马来酰亚胺官能化的生色团、叠氮官能化的生色团为热交联单体，制备二阶非线性光学聚合物网状结构：本发明利用马来酰亚胺官能化生色团与叠氮化物官能化的生色团通过原位热交联制备二阶非线性光学聚合物材料，单体合成操作简单、反应时间短、条件温和、在极化加热过程中以简单的原位热交联的方式形成二阶非线性光学聚合物网状结构，经原位二次谐波产生法测得其dsubgt;33/subgt;值高达222pm/V，Tsubgt;80％/subgt;达到99.7℃，且与透光性相关的非共振增强部分二阶非线性光学系数达到了49pm/V，是偶氮苯类二阶非线性光学聚合物的最高值。

技术领域

本发明涉及材料科学技术领域，具体涉及一种原位热交联反应构筑二阶非线性光学聚合物材料的方法。

背景技术

有机二阶非线性光学材料若要代替已经商业化的无机晶体材料，满足实际应用的要求，必须同时达到以下条件：足够大的宏观二阶非线性光学效应值(d₃₃)，良好的稳定性(T_80％)以及尽可能低的光学损耗。实际上，如果仅针对某一具体指标，在本世纪初的研究结果就已能满足大部分的要求，即使是最难以满足的“足够大的宏观非线性光学效应”也已经有了很大的进展。但同时满足这三点要求却十分困难。其原因在于，实用化的三点要求并不是孤立的，而是密切联系且相互制约的：(1)提高生色团分子超极化率可提高极化膜的宏观二阶非线性光学效应，但也将导致生色团吸收波长红移，从而增大了光的传播损耗；(2)提高生色团的偶极矩会增大生色团分子间的静电相互作用，结果降低了取向有序化程度,最终有可能降低极化膜的宏观二阶非线性光学效应；(3)增加生色团的含量在理论上可以提高极化膜的宏观二阶非线性光学效应，但同时生色团分子间的静电相互作用也会增强，反而抑制了宏观二阶非线性光学系数的提高；(4)提高聚合物的玻璃化转变温度对提高极化膜的取向稳定性具有十分重要的意义，但这类具有高玻璃化转变温度的材料对极化条件的要求就苛刻很多，经常难以极化。这些相互制约的关系，被科学家们总结为“非线性”和“稳定性”的矛盾以及“非线性”和“透光性”的矛盾。

众多生色团中，偶氮苯生色团由于简单的合成步骤和优异的光热稳定性而常作为二阶非线性光学材料的构筑单元，而基于偶氮苯生色团的二阶非线性光学材料也存在着同样的矛盾：稳定性较好的偶氮苯生色团聚合物的d₃₃值往往并不高；而具有较高d₃₃值的偶氮苯生色团树枝状大分子稳定性则较差；而不论树枝状大分子或聚合物，可反映材料光学透明性的非共振增强部分的二阶非线性光学系数d_33(∞)一直没有明显的上升。

综上所述，设计合成“非线性-稳定性-透光性”三者平衡的偶氮苯二阶非线性光学材料十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种原位热交联反应构筑二阶非线性光学聚合物材料的方法,单体合成操作简单、反应时间短、条件温和，在无溶剂条件下原位热交联反应即可构筑二阶非线性光学聚合物网状结构。

本发明实现目的所采用的方案是：一种原位热交联反应构筑二阶非线性光学聚合物材料的方法，以马来酰亚胺官能化的生色团、叠氮官能化的生色团为热交联单体，制备二阶非线性光学聚合物网状结构：

其中，MA为马来酰亚胺官能团；R₁和R₂均为二阶非线性光学分子；m为马来酰亚胺官能团在R₁分子上的官能化数量；n为-N₃官能团在R₂分子上的官能化数量。

优选地，所述R₁,R₂分别选自D-π-A给受体推拉电子结构的生色团中的任意一种，可以相同，也可以不同。

优选地，所述R₁,R₂分别选自偶氮类生色团、FTC生色团、CLD生色团、DANS生色团中的任意一种，可以相同，也可以不同。