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为了满足电光调制器的实用化要求,有机电光材料不但其中的发色团分子要具有高的微观一阶分子超极化率(β),还要在合适的聚合物体系中将其有效地转化成高的宏观电光系数(r33),同时保证良好的取向稳定性。
基于以上要求,本文的主要工作集中在高电光活性的有机二阶非线性发色团的设计合成、“Y”型聚氨酯体系的制备及性能研究和二元体系的电光活性的研究。具体工作内容如下:
1)经过18步反应合成了以苯胺衍生物为电子给体,3,4-二己氧基噻吩为共轭电子桥,三氰基吡咯啉(TCP)为电子受体的D-π-A结构的二阶非线性光学发色团FTC-TCP。并引入了树枝状修饰基团合成出发色团FTC-TCP-CF3。
2)设计并合成了以咔唑衍生物为电子给体,三氰基呋喃(TCF)为电子受体的发色团A和B。通过引入修饰基团,明显改善了发色团的溶解性以及与聚合物的相容性,其中发色团B形成了一种独特的不完全反向平行排列的分子排列形式,更有利于发色团的转动,提高了材料的极化效率,测得最高电光系数为40pm/V。
3)利用双羟基化合物和甲苯-2,4-二异氰酸酯的加聚反应合成了五种“Y”型聚氨酯,其中P-40和P-40-A测得了较大的电光系数值:38和39pm/V,同时由于氢键交联网络的存在,这两种材料在80℃加热下放置600h电光系数仍能保持初始值的73%和84%。
4)利用前面合成的聚氨酯P0、P-10-A和P-40-A作为主体电光聚合物,发色团b-TCF、XS和FTC作为客体发色团形成八种二元体系。其中P-40-A-FTC15体系测得了较高电光系数(116pm/V),大大超过了其组分单独存在时的电光系数。