[发明专利]二阶非线性光学聚芳酯材料及其合成方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及有机光功能材料领域，特别涉及二阶非线性光学聚芳酯材料及其合成方法和应用。

背景技术

二阶非线性光学材料广泛应用于光通信，光计算等领域。目前实用的二阶非线性光学材料主要是无机晶体，它们具有较好的物理和光学指标。相对于无机材料，有机材料具有非线性系数大，相应速度快，激光损伤阈值高，介电系数低，带宽大，容易合成，便于修饰，易于加工以及器件化，因而受到广泛的关注。

为了达到实用的标准，很多有机聚合物用来作为电光分子的载体，其中应用最为广泛的就是聚碳酸酯(APC)。聚碳酸酯具有高的热稳定性，低的光学损耗以及良好的成膜性，唯一的不足就在于电光分子只能作为客体掺杂到聚碳酸酯里面，导致材料的取向稳定性不好，电光活性衰减较快。而与聚碳酸酯有着类似结构的聚芳酯有着同样优秀的光学、热力学性能，但缺点在于溶解性极差，很难直接制得薄膜器件，因而在二阶非线性光学领域应用得极少。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种基于聚芳酯类的二阶非线性光学聚合物。

本发明的目的之二是提供方法简单，条件温和，便于精确控制发色团分子含量的目的一的二阶非线性光学聚芳酯的合成方法，以及提供改善聚芳酯溶解性以及成膜性的方法。

本发明的目的之三是将目的一的二阶非线性光学聚芳酯作为一种新型二阶非线性光学材料应用于光功能材料领域。

本发明利用双酰氯化合物和带有羧基官能团的双酚化合物作为单体进行界面缩聚，得到侧链带有羧基的聚芳酯，进而在聚合物侧链上引入具有电光活性的发色团分子，得到侧链型二阶非线性光学聚芳酯材料；或者利用双酚化合物、双羟基发色团和双酰氯化合物作为单体进行共聚，得到主链上含有发色团分子的主链型二阶非线性光学聚芳酯材料。这两种方法均成功地解决了聚芳酯难溶而不易制得薄膜器件的难题。该两类聚芳酯制备成薄膜后在电场中升温极化，制备出具有高电光活性的聚芳酯薄膜，可以作为制备电光器件的材料。本发明的方法采用了新的制备路线，方法简便，条件温和，同时便于电光发色团含量的精确控制，得到高电光活性聚合物，并将溶解性能较差的聚芳酯应用于二阶非线性光学材料领域。

本发明的二阶非线性光学聚芳酯材料的结构包含两类结构：侧链型和主链型，其中：

(1).侧链型二阶非线性光学聚芳酯材料的结构为：

其中：M₁代表如下一系列带有羟基的发色团分子：

其中：

R₁、R₂分别或同时为氢原子、烷基或卤代烷。所述的烷基中的碳链长度优选为碳原子数为1～5。

R₃、R₄独立的为烷氧基、卤代烷、芳基、苄基、苄氧基、蒽苄基、蒽苄氧基、萘苄基、萘苄氧基或含有20个碳原子以下的烷基。

所述的卤素为氟、氯、溴或碘。

M₂为芳基、苄基、蒽苄基、萘苄基或含有20个碳原子以下的烷基。

m＝1～200，n＝0～200，且满足m+n＝30～200。

(2).主链型二阶非线性光学聚芳酯材料的结构为：

其中：

Ar代表：含有1～3个苯环的芳基。

A代表结构如下的电子受体部分：

其中：x＝15～199，y＝1～100，且满足x+y＝30～200。

本发明的二阶非线性光学聚芳酯材料的合成：

(1).侧链型二阶非线性光学聚芳酯材料的合成路线如下：

其中：M₁代表如下一系列带有羟基的发色团分子：

其中：

R₁、R₂分别或同时为氢原子、烷基或卤代烷。所述的烷基中的碳链长度优选为碳原子数为1～5。

R₃、R₄独立的为烷氧基、卤代烷、芳基、苄基、苄氧基、蒽苄基、蒽苄氧基、萘苄基、萘苄氧基或含有20个碳原子以下的烷基。

所述的卤素为氟、氯、溴或碘。

M₂为芳基、苄基、蒽苄基、萘苄基或含有20个碳原子以下的烷基。

m＝1～200，n＝0～200，且满足m+n＝30～200。