[发明专利]含有非线性光学发色团的聚碳酸酯及其合成方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及有机/聚合物电光材料，特别涉及含有非线性光学发色团的聚碳酸酯及其合成方法和应用。

背景技术

伴随着有机电光材料越来越多的运用于信号处理和通讯等领域，有机电光材料的研究也受到了越来越多的关注。相比于传统的无机/半导体电光材料，有机电光材料具有更优异的电光性能。当然，要想让有机电光材料投入到实际的应用之中，还有很多问题需要解决，如增强材料的稳定性，进一步提高材料的电光性能等。

聚碳酸酯是一类优异的光学材料，其已经被广泛的用于有机电光材料的制备，并用于制备聚合物型电光调制器。但是，对于聚碳酸酯的应用，目前更多的是采用聚碳酸酯与非线性光学发色团的物理掺杂，从而制备主客型（guest-host）的有机电光材料，这种材料虽然制备简单，但是也体现出了一些不足之处。例如：非线性光学发色团分子之间存在较强的偶极-偶极相互作用力，从而使得非线性光学发色团分子容易发生聚集，降低了聚合物与非线性光学发色团的相容性，当非线性光学发色团浓度增高时，容易出现宏观相分离，同时非线性光学发色团之间聚集作用的增强也会降低宏观电光系数；其次，掺杂型的有机电光材料中，由于非线性光学发色团分子与聚合物链段之间无化学键链接，从而使得非线性光学发色团分子在聚合物中容易运动，从而导致材料不能具备较理想的稳定性，特别是当温度升高时，主客型电光材料的电光性能衰减变得更加严重。

将非线性光学发色团分子以化学键的形式挂接或者嵌入聚合物链段中可以有效的抑制非线性光学发色团分子的聚集，当非线性光学发色团浓度增大时，宏观相分离可以被有效抑制。同时，由于非线性光学发色团分子以化学键的形式接入聚合物链段中，非线性光学发色团分子的运动受到了一定的影响，从而使得挂接型的有机电光材料具备更好的稳定性能。但是，目前关于挂接型聚碳酸酯型有机电光材料的研究较少，仅有两篇报道介绍了挂接型聚碳酸酯电光材料（Macromolecules 2008,41,8320-8323；J.Mater.Chem.,2008,18,5293-5300）。在这两篇报道中，作者均采用后功能化的方式将非线性光学发色团分子挂接到具有可反应位点的聚碳酸酯链段上。后功能化虽然可以挂接不同的非线性光学发色团分子，但是通过后功能化方式，非线性光学发色团分子的挂接量不易控制，材料的重现性较差。将非线性光学发色团分子进行修饰，后与其它单体进行共聚从而制备挂接型的有机电光材料可以有效的解决这些问题。但是，由于非线性光学发色团分子对反应条件比较敏感，因此，合适的分子修饰以及寻找合适的聚合条件对于采用共聚的方式制备挂接型有机电光材料非常重要。本发明采用含有双羟基的发色团分子、双酚和二氯甲酸酯的共聚，制备出了含有非线性光学发色团分子的聚碳酸酯型电光材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含有非线性光学发色团的聚碳酸酯材料。

本发明的再一目的在于提供一种含有非线性光学发色团的聚碳酸酯材料的合成方法。

本发明的还一目的在于提供含有非线性光学发色团的聚碳酸酯材料的用途。

本发明通过二氯甲酸酯和含有双羟基的非线性光学发色团的共聚，成功的将非线性光学发色团分子引入到了聚碳酸酯的聚合物链段中，同时通过引入双酚单体调节链段中的非线性光学发色团分子的数目，从而有效的制备得到含有一定量非线性光学发色团分子的挂接型聚碳酸酯电光材料。本发明的含有非线性光学发色团的聚碳酸酯电光材料经有机溶剂溶解涂膜，用于制备极化电光聚合物薄膜，所制备的极化电光聚合物薄膜的最大电光系数为75p m/V。由于制备得到的电光材料具有较高的玻璃化温度，从而使得非线性光学发色团分子在材料中具备较好的取向稳定性。本发明的含有非线性光学发色团的聚碳酸酯具有以下结构：

其中，A为具有D-π-A结构的非线性光学发色团聚合后所得链段；B为二氯甲酸酯聚合后所得链段；C为双酚聚合后所得链段；n为聚碳酸酯的聚合度，该聚合度决定了聚碳酸酯的重均分子量为1500～30000，x为聚碳酸酯链中由具有D-π-A结构的非线性光学发色团聚合后所得链段A与二氯甲酸酯聚合后所得链段B的摩尔比，1≥x＞0；优选1≥x≥1/6。通过调节x的值可以调节聚碳酸酯链中具有D-π-A结构的非线性光学发色团的含量。

所述的具有D-π-A结构的非线性光学发色团为：

本发明的含有非线性光学发色团的聚碳酸酯的合成路线为：