查耳酮衍生物的合成及光敏特性的應用研究.pdf

1、光化學反應引起有機材料物理、化學性質(zhì)的改變，可以應用于多種光敏器件中。在眾多的有機光敏材料中，查耳酮化合物是非常特殊的一類材料。相比同為丙烯酮類衍生物的肉桂酸酯化合物而言，查耳酮類化合物具有優(yōu)良的耐水解性、熱穩(wěn)定性以及在300-365 nm波長范圍內(nèi)具有高的吸收系數(shù)，反應速度快等優(yōu)點，在刻蝕、印刷、液晶顯示等眾多領域具有潛在的應用價值。
　　苯并螺吡喃是研究的最為廣泛、最為深入的光致變色類化合物之一。這類化合物具有光致變色響應速度

2、快、調(diào)控方便、價格低廉等優(yōu)點，然而其開環(huán)體部花菁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較差以及對光致變色的抗疲勞性不足，限制了在工業(yè)領域的大面積使用。
　　本文首先合成了一系列查耳酮的小分子衍生物和聚合物，研究了相關(guān)的交聯(lián)特性及影響因素;然后應用在螺吡喃的光致變色體系中，利用查耳酮光交聯(lián)反應對螺吡喃周圍微觀自由空間的調(diào)控作用，改善螺吡喃顯色體的穩(wěn)定性。同時利用細乳液聚合方法，把疏水的螺吡喃和查耳酮基團引入到水性分散體中，拓展了二者的應用范圍。具體的內(nèi)容如下

3、:
　　1)根據(jù)3-異丙烯基-α，α'-二甲基芐基-異氰酸酯(TMI)中雙官能團的反應特點，通過兩條路線設計合成了側(cè)鏈含有查耳酮基團的光敏聚合物。紫外光照射下，查耳酮基團能發(fā)生交聯(lián)反應，但受聚合物剛性結(jié)構(gòu)的影響，反應程度不高;含柔性間隔鏈的聚合物具有較慢的交聯(lián)速度，但有高的交聯(lián)程度。
　　2)合成了三種查耳酮丙烯酸酯單體，并與不同的丙烯酸酯單體共聚得到了具有良好溶解性的光敏聚合物。研究各聚合物在溶液中的交聯(lián)特性，發(fā)現(xiàn)增大共聚

4、單體的比例、減小查耳酮基團與高分子主鏈間間隔鏈的長度、增長共聚單體側(cè)鏈長度及減小溶液濃度會降低查耳酮的交聯(lián)速度，反之則增加。
　　3)合成了雙查耳酮小分子化合物、查耳酮—螺吡喃雙光功能小分子化合物以及具有不同玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg)的雙光功能聚合物，并制備了相應的光敏薄膜。在365 nm紫外光照射下，薄膜中同時發(fā)生了查耳酮的光交聯(lián)反應和螺吡喃的光致變色反應。與只含有螺吡喃光敏結(jié)構(gòu)的薄膜相比，查耳酮的光交聯(lián)反應相對減小了螺吡喃周圍的自

5、由空間，顯著減緩顯色體的退色過程，增加了顯色體的穩(wěn)定性。同時，聚合物基質(zhì)的Tg對光化學反應也有影響，薄膜在高于Tg溫度條件下交聯(lián)時，基于聚合物鏈段的移動性易于查耳酮基團交聯(lián)反應的發(fā)生，對螺吡喃顯色體具有最好的穩(wěn)定作用。
　　4)合成了三種具有不同柔性間隔鏈的查耳酮雙丙烯酸酯單體，作為可二次交聯(lián)的交聯(lián)劑與含丙烯酸酯基的可聚合螺吡喃單體成功應用在改進的細乳液體系中，得到平均粒徑小于80 nm、粒徑分布較窄的雙光功能納米粒子。此交聯(lián)劑有

6、助于改善納米粒子的形貌規(guī)整性，同時查耳酮的交聯(lián)反應能顯著增加水分散體系中螺吡喃顯色體的穩(wěn)定性。柔性間隔鏈的長度對查耳酮交聯(lián)的反應程度有影響，從而導致了對顯色體穩(wěn)定性的差異。另外2）中的查耳酮丙烯酸酯在細乳液中對螺吡喃也有穩(wěn)定作用，但效果不如查耳酮雙丙烯酸酯好。這種方法構(gòu)建的光敏納米粒子一方面拓展了螺吡喃的應用范圍，比如易于分散，可用在生物體內(nèi)作為標記材料;另一方面提高了螺吡喃的光（熱）穩(wěn)定性和納米粒子的熱穩(wěn)定性。
　　5)偏振紫外