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含偶氮功能基元的聚二乙炔材料的合成及光学性质研究

作　者: 王亚丽
导　师: 邹纲
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 聚双炔偶氮苯自组装薄膜光聚合手性 LB膜热稳定性
分类号: O631
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

双炔类衍生物因为可以进行拓扑聚合,自组装成各种纳米/微米尺寸的微结构以及在非线性光学材料,热、机械、化学、生物传感器等方面优良性能和潜在应用等被广泛的研究。通过改变双炔单体的结构可以在分子水平控制其超分子自组装体结构,并且可以调控相应的聚双炔的形貌,堆积结构及物理-化学性质。首先,我们设计合成了三种偶氮苯取代双炔分子(DA1, DA2, DA3),研究了不同分子结构对偶氮聚苯取代双炔组装体薄膜的结构和性能的影响。发现DA1可以聚合成蓝相,然而DA2和DA3直接聚合成了红相。通过XRD, SEM, POM研究了三种聚双炔薄膜的形貌,堆积结构及其热稳定性,研究发现PDA1形成了微米尺寸的片层结构,而PDA2和PDA3形成了球晶。在外界热刺激下,强的侧链π-π堆砌有利于其保持热稳定性。研究还表明分子中含有的偶氮苯基团的光致顺反异构可以用来调控分子间的堆积结构和聚合物薄膜的一些光学性质。这个研究工作预期能在制备可控尺寸和形貌的组装体制备提供一种方法。其次,我们将三种偶氮苯取代双炔分子(DA1, DA2, DA3)制备成LB膜,通过UV-vis和CD光谱研究了它们的光学性能。发现DA1 LB膜有超分子手性,而DA2和DA3 LB膜是非手性的。当受到左旋和右旋的圆偏振紫外光辐照后,PDA1和PDA2 LB膜观察到明显的偶氮苯和聚双炔左旋和右旋(即相反的)的CD信号。但是,DA3在这种情况下,几乎不能聚合,只观察到明显的偶氮苯左旋和右旋(即相反的)的CD信号。这是由于分子间立体位阻和不规则的排列不利于聚合和手性形成。将上述三种LB膜在120℃退火处理,观察它们的手性热稳定性,研究发现PDA1 LB膜有明显手性放大效应,而PDA2和DA3 LB膜退火后手性消失。以上结果表明,强烈的分子间π-π相互作用是PDA1 LB膜所形成的手性结构热稳定性很高的一个主要原因。这项工作对深入探索CPUL诱导双炔酸进行选择性聚合机理颇有意义。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-30
  1.1 引言  9
  1.2 双炔的聚合机理  9-13
  1.3 双炔的响应色变  13-17
  1.4 侧链对聚双炔主链的性质影响  17-19
  1.5 偶氮苯  19-26
  1.6 本论文的研究内容和意义  26-27
  参考文献  27-30
第二章三种偶氮苯取代双炔分子的合成和表征  30-43
  2.1 前言  30-31
  2.2 实验部分  31-41
    2.2.1 原料与试剂  31
    2.2.2 产物测试仪器及测试条件  31
    2.2.3 DA1 分子的合成  31-36
    2.2.4 DA2 和 DA3 分子的合成  36-41
  2.3 本章小结  41
  参考文献  41-43
第三章三种偶氮苯取代聚双炔薄膜形貌及聚合行为  43-57
  3.1 前言  43-44
  3.2 实验部分  44-45
    3.2.1 实验材料  44
    3.2.2 基片的处理  44
    3.2.3 样品制备  44-45
    3.2.4 样品表征  45
  3.3 结果与讨论  45-54
    3.3.1 三种不同结构偶氮苯取代双炔自组装薄膜的光聚合  45-49
    3.3.2 偶氮苯基团的光致异构对偶氮双炔分子光聚合行为的影响  49-51
    3.3.3 三种偶氮苯取代双炔分子聚集态的研究  51-54
  3.4 本章小结  54
  参考文献  54-57
第四章侧链分子结构对偶氮苯取代聚双炔LB 膜手性形成和热稳定性的影响  57-68
  4.1 前言  57-58
  4.2 实验部分  58-59
    4.2.1 实验样品制备  58
    4.2.2 样品表征  58-59
  4.3 结果与讨论  59-66
    4.3.1 三种偶氮苯取代双炔单体LB 膜的制备  59-60
    4.3.2 三种单体LB 膜的立体选择性聚合  60-62
    4.3.3 偶氮苯基团的光致异构对手性形成的影响  62-64
    4.3.4 三种偶氮苯取代单体LB 膜经过CPUL 辐照后手性热稳定性的研究  64-66
  4.4 本章小结  66
  参考文献  66-68
致谢  68-69
攻读硕士学位期间论文发表情况  69

含偶氮功能基元的聚二乙炔材料的合成及光学性质研究

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