偶氮苯功能化聚合物的研究进展.pdf

化学エ程师
Sum 242 No 11
Chemical Engineer
2015年第11期
综
DO01:10.16247j,cnki.23-1171/q-20151145
偶氩苯功能化聚合物的研究讲展
杜情,牛永生2,邱明艳2
(1.郑州大学化工与能源学院,河南郑州450000;2.安阳工学院化工系,河南安阳455000
摘要:近些年运用偶氮苯生色团的光活性聚合物在光学元件、光学转换及数字光学存储等方面得到
广泛的关注。本文主要介绍了偶氮苯功能性聚合物的光学性能,应用领域及研究趋势。
关键词:偶氮苯;光响应性;功能化聚合物
中图分类号:TQ246.
文献标识码:A
Progress of azobenzene-functionalized polymer
DU Qian, NIU Yong-sheng, QIU Ming-yan
(1. College of Chemical Engineering and Energy, Zhengzhou Uniueit, he N zhon 45000, China; 2. Department of Chemieal
Engineering, Anyang Engineering Uniuersity, Anyang 455000, China)
Abstract: In light-reponsive polymer, the azobenzene molecule has got widespread attention because of
versibility in optical response fast response and simple preparation process. The optical properties, application field
and researeh trends are introduced in this paper
Key words: azobenzene; optical response; functional polymers
带有不同功能化基团的嵌段共聚物在外界条研究者感兴趣。
件刺激下,可以调节离子运输或改变分子结构,进
偶氮苯分子的光致异构化机理主要有协同反
而改变材料的湿度和粘附性;或是将化学信号和生转,NNC面内反转和N=N旋转3种。其中协同反
物信号转变为光学信号和电学信号甚至是热和机转和NNC面内反转同属于单键翻转,通过氮和苯
械信号,这些功能聚合物统称为响应性高分子材环上的碳之间单键的反转来实现异构化,其过渡态
料。在不同的外界刺激条件中,光源具有清洁,安为平面的,为低能n-m'跃迁;N=N旋转机理为高
全,无需介质传播,易于控制和使用等优点,因而光能n-m“电子跃迁,双键受到激发后破裂具有了单
响应材料备受关注。近年,光响应材料在组织工程,键的性质,然后再进行旋转达到构象转变的目的
药物输送,生物传感,光学系统,涂料纺织等领域得其过渡态为非平面的。
到了越来越广泛的应用。
偶氮苯分子上有无取代基,取代基的位置及强
在众多光响应材料中,偶氮苯聚合物以其独特推电子性或拉电子性都将影响其异构化过程,同时
的光致顺反异构现象引起了广大研究者的兴趣,并也会受聚合物凝聚态,聚合度,压力、温度、溶剂极
被大量应用于光信息存储,光开关,光致变色材料,性等条件的影响?。
表面起伏光栅,液晶材料,传感器,有机场效应薄膜
晶体管等领域。
2偶氮苯聚合物
1偶氮苯的光致异构化及机理
2.1主ー客体掺杂型偶氮苯聚合物
掺杂共混法操作简单,材料易得,对设备要求
偶氮苯分子的可逆光致异构化转换是其研究不高,而且所制成的膜光泽度、均匀性、透明性良
的核心性质,高的异构化效率、分子形状和光致取好。一般偶氮苯生色团与主体相容性差,导致掺杂
向的较大变化使偶氮苯相较于其它生色团尤其令浓度较低且易于相分离,限制了聚合物材料性能的
提高;但掺杂浓度增大会使聚合物的玻璃化转变温
度下降,影响材料的非线性光学稳定性和取向稳定
收稿日期:2015-05-27
性
作者简介:杜倩,女,河南三门峡人,郑州大学硕土研究生,研究方
向:光电活性功能化高分子材料。
宋秀美,冯宗财,陈健侨等(通过物理掺杂方法
导师简介:牛永生,男,博士,教授,主要从事功能高分子材料研究。
制备了3,5-二溴-3-甲氧基-4-羟基偶氮苯
杜倩等:偶氨苯功能化聚合物的研究进展
2015年第11期
聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)薄膜;用紫外-可见光和左右旋光分离器。
谱测得异构化反应的速率常数的数量级为3.2光诱导液晶相态转変
10-1-~10min
在紫外光照射下,介晶基元的反式偶氮苯基团
2.2主链型偶氮苯聚合物
转变为非介晶基元的顺式结构,聚合物由各向异液
主链型偶氮萃聚合物较掺杂型具有高浓度的晶相转变为各向同性相;光源移走后如果聚合物温
偶氮苯生色闭且不会发生相分离,由此其热稳定性度降到7以下,生色团反式构象的取向便被冻结呈
及光致取向稳定性更好;问题是主链型偶氮苯聚合现各向同性相,加热温度恢复到7以上后相态回复
物在溶解性、迁移效应等方面很难同时兼顾。
到各向异相,可以用作光敏开关和光存储材料。
车鹏超,和亚宁,王晓T.5用重氮偶合法合成了3.3非线性光学特性
种主链含有假芪型偶氮生色团的聚合物;用488
偶氮苯聚合物具有共轭的T电子离域体系,
nm偏振Ar'激光照射,可使聚合物薄膜中的偶氮萃可以在电场作用下极化从而产生很强的非线性光
生色团发生光致取向,取向有序度为0.03;用干涉学(NLO)效应。聚合物分子链间的共轭体系越长,材
Ar激光光束照射上述聚合物的旋涂膜,可得到规料的二阶非线性光学性越强;共轭体系增长材料会
则的表面光栅。
显示三阶非线性光学性,但同时会导致材料溶解性
2.3側链型偶氮苯聚合物
和加工性能的降低。一般可应用于光通讯和光信息
侧链型偶氮芣聚合物在分子水平上是均相体处理领域。
系,极化时不需牵动骨架链段的运动因而较主链型3.4表面起伏光栅
更容易,但易发生弛豫影响光致取向稳定性;可以
在线偏振光作用下,聚合物表面分子发生宏观
通过交联或提高玻璃化转变温度来研究提高聚合质量迁移,形成表面起伏光栅(SRC)。聚合物分子
物的取向热稳定性。
量和偏振光的属性都会影响表面起伏光栅的形成。
董丽杰,刘芸,余欣欣,熊传溪°将对氨基偶氮在光激发和加热交替的条件下,表面起伏光栅的形
翠单体接枝到聚苯乙烯-马来酸酐共聚物上,合成成和擦除可以实现多次读取和存储信息,是一种可
∫侧链型偶氮聚酰亚胺;聚合物水溶液吸光度随碱逆的表面加工技术。
性增大而降低,在中性时吸光度最大。
35光机械效应
2.4链端基含有偶氮苯碁团的聚合物
在偏振光或者紫外光照射下,偶氮苯分子发生
可以通过后修饰法引入或偶氮苯分子加入单构象变化,引起高分子主链及侧链的卷曲和伸展。
体聚合从而制得,但是后修饰方法的功能化程度较 Ikeda等の最先研究了含有偶氮苯的液晶弹性体薄
低,需要选择效率和选择性更高的反应?
膜的光致弯曲行为。这种光机械效成可潜在应用于
唐新德,高龙成等8利用原子转移自由基聚合微型制动器、人工肌肉,光记忆材料和光致马达方
(ATRP)法合成了含不同端基取代基的