光折变聚合物和功能单体的合成与研究

论文摘要

本文设计将可开环聚合的环氧和环氮官能团分别引入到咔唑和吩噻嗪类光折变功能化合物中，并采用阳离子开环聚合的方法制备新型的聚氧化乙烯和聚乙烯亚胺类全功能光折变聚合物。探讨了各种制备路线对含环氧和环氮官能团的光折变功能单体合成的影响，并对所得到的光折变功能单体及全功能光折变聚合物的化学结构及热性能进行了表征。论文的第一部分工作是将环氧官能团引入含偶氮苯生色团的咔唑类光折变功能化合物，得到了含可聚合环氧基团的光折变功能单体，然后以三氟化硼二乙醚络合物为引发剂，初步考察了其阳离子开环聚合反应，得到了一个聚氧化乙烯全功能光折变聚合物。采用1H-NMR、IR、UV-vis、GPC、DSC和TG等分析手段对所得聚合物进行了表征。DSC结果显示，该聚合物的玻璃化转变温度为93.5℃。TG结果显示，聚合物在300℃开始发生热失重。该部分的工作为进一步的聚合反应研究，以及含偶氮苯生色团的咔唑类全功能光折变聚合物设计、合成及性能研究奠定了基础。论文的第二部分是在前一部分工作的基础上，通过延长柔性碳链和引入含强吸电子基团的次甲基生色团的方法，进一步探索新型全功能光折变聚氧化乙烯类聚合物的合成。这种聚合物期望能够具有较低的玻璃化转变温度和更好的光折变性能。实验工作中，最大难题是如何将可聚合的环氧官能团引入到此光折变功能化合物中。我们尝试了多种引入不同官能团的先后顺序，以期获得最终单体，结果仅得到了其中的五个中间单体，并分别采用1H-NMR和IR进行了分析和表征。最终单体的合成仍是一个具有挑战意义的问题。论文的第三部分是尝试将另一可聚合的环氮官能团-乙烯亚胺小分子引入到吩噻嗪类光折变功能化合物上。初步合成出了三种吩噻嗪类光折变功能中间体，并用1H-NMR、IR和UV-vis对所得中间体进行了分析和表征。UV-vis结果显示，含次甲基生色团的吩噻嗪类中间体的最大吸收波长在443nm处。最终的光折变功能单体合成仍需进一步研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述和课题思路
• 1.1 光折变材料概述
• 1.2 光折变效应理论模型及其表征
• 1.2.1 光折变效应理论模型
• 1.2.2 光折变效应的表征
• 1.3 有机光折变材料的分类
• 1.3.1 有机分子玻璃
• 1.3.2 掺杂型聚合物体系
• 1.3.3 双功能型聚合物
• 1.3.4 全功能聚合物
• 1.4 高分子光折变材料的展望
• 1.5 课题研究背景及思路
• 第二章 含偶氮咔唑生色团的环氧单体合成及聚合反应研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 原料和试剂
• 2.2.2 测试设备仪器
• 2.2.3 合成路线
• 2.2.4 合成步骤
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 重氮偶合反应的基本原理
• 2.3.2 阳离子开环聚合
• 1H-NMR谱图分析'>2.3.3¹H-NMR谱图分析
• 2.3.4 GPC分析
• 2.3.5 UV-vis谱图分析
• 2.3.6 聚合物的热性能
• 2.4 本章小结
• 第三章 含次甲基生色团环氧光折变功能单体的合成研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 原料和试剂
• 3.2.2 测试设备仪器
• 3.2.3 合成路线
• 3.2.4 合成步骤
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 化合物1的合成
• 3.3.2 醛基化时对羟基基团的保护
• 3.3.3 环氧功能基团的键接先后顺序
• 1H-NMR谱图分析'>3.4 化合物1-5的¹H-NMR谱图分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 吩噻嗪类光折变功能单体的合成与表征
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 原料和试剂
• 4.2.2 测试设备仪器
• 4.2.3 合成路线
• 4.2.4 合成具体步骤
• 4.3 实验结果与讨论
• 1H-NMR谱图结果分析'>4.3.1¹H-NMR谱图结果分析
• 4.3.2 IR谱图结果分析
• 4.3.3 化合物3的UV-vis谱图分析
• 4.3.4 乙烯亚胺小分子的合成
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢