基本信息
- 項目名稱：
- 偶氮間苯二酚磺酸鈉-MDI合成超支化偶氮聚
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術(shù)論文
- 簡介：
- 以偶氮間苯二酚磺酸鈉和4,4?-二苯甲烷二異氰酸酯（MDI）為原料，通過A2+B3的方法縮聚合成超支化偶氮聚氨酯，并利用粘度、FT-IR、TG等對目標聚合物進行表征。采用UV-vis光譜研究了合成偶氮聚合物的光致變色特性，結(jié)果表明，目標偶氮聚氨酯表現(xiàn)出較好超支化聚合物的粘度特性，不僅能發(fā)生光致反?順異構(gòu)化光反應，而且具有較好的熱穩(wěn)定性。
- 詳細介紹：
- 本作品以間苯二酚磺酸鈉和4,4’-二苯甲烷二異氰酸酯（MDI）為原料，通過A2+B3的方法縮聚合成超支化偶氮聚氨酯，具體合成的方法如下： 將1.004 g（0.0032 mol）偶氮間苯二酚磺酸鈉、19.7 mL DMF加入到三頸瓶中，升溫70?80 ℃攪拌使偶氮間苯二酚磺酸鈉溶解，氮氣保護下加入1.1981 g（0.0048 mol）MDI，控溫80 ℃進行反應。分別在0 min、5 min、10 min、30 min、60 min、120 min … 取樣測反應體系中—NCO的吸光度值，直至吸光度值恒定時終止反應。將聚合物溶液在攪拌下滴加到甲醇/水溶液中（甲醇/水 = 1：1）沉淀，分離后的聚合物用丙酮溶解，同樣的方法沉淀、分離純化3至5次后，在減壓烘箱中（壓力0.08 kPa，60 ℃）干燥24 h。 利用粘度、FT-IR、TG等對目標聚合物進行表征。采用UV-vis光譜研究了合成偶氮聚合物的光致變色特性，結(jié)果表明，目標偶氮聚氨酯表現(xiàn)出較好超支化聚合物的粘度特性，不僅能發(fā)生光致反?順異構(gòu)化光反應，而且具有較好的熱穩(wěn)定性。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 作品撰寫的目的: 發(fā)展一種能夠用于光存儲的超支化聚偶氮苯材料。按照這一光存儲材料的要求，設計其相應的化學組成、篩選原材料。根據(jù)實驗結(jié)果不斷優(yōu)化其化學組成，最終獲得具有實際應用價值的光存儲材料。 基本思路： 以偶氮間苯二酚磺酸鈉和MDI為原料，通過A2+B3的方法縮聚合成超支化偶氮聚氨酯，研究超支化偶氮聚氨酯的結(jié)構(gòu)與其光化學性能之間的本征變化情況，揭示其結(jié)構(gòu)與光致變色特性之間的構(gòu)效關(guān)系。
科學性、先進性及獨特之處
- 科學性、先進性和獨特之處： 以偶氮間苯二酚磺酸鈉和MDI為原料，通過A2+B3的方法合成超支化偶氮聚氨酯，不但為光存儲技術(shù)提供了新材料，而且為光致變色材料在光存儲技術(shù)中的工業(yè)化推廣和應用提供了新的途徑。 通過對超支化偶氮聚氨酯的結(jié)構(gòu)與其光化學性能之間的本征變化情況研究，對超支化偶氮聚氨酯材料實現(xiàn)光致變色開關(guān)功能的穩(wěn)定性、可逆性等進行探討，揭示其結(jié)構(gòu)與光致變色開關(guān)特性之間的構(gòu)效關(guān)系。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 該作品將偶氮聚合物的光致變色特性與超支化聚合物的結(jié)構(gòu)特征有機地結(jié)合起來，通過對新型超支化偶氮聚氨酯分子的設計合成及其光化學性質(zhì)研究，探討其結(jié)構(gòu)與光化學特性之間的關(guān)系，掌握其變化規(guī)律，深入闡述實現(xiàn)光致變色開關(guān)功能高效化以及光存儲高效化的內(nèi)在機理，為其應用奠定基礎，其現(xiàn)實意義十分明顯。
學術(shù)論文摘要
- 以偶氮間苯二酚磺酸鈉和4,4?-二苯甲烷二異氰酸酯（MDI）為原料，通過A2+B3的方法縮聚合成超支化偶氮聚氨酯，并通過粘度、IR、TG、UV-vis等對目標聚合物進行表征。UV-vis光譜研究結(jié)果表明，目標偶氮聚氨酯能發(fā)生光致反?順異構(gòu)化，在光信息存儲領域具有應用前景。
獲獎情況
鑒定結(jié)果
參考文獻
- 參考文獻： ⑴ Chen XB, Zhang YH, Liu BJ, et al. Novel photoactive hyperbranc- hed poly(aryl ether)s containing azobenzene chromophores for optical storage. Journal of Materials Chemistry.2008,18(41):5019~5026 ⑵ Mu B, Shen RP, Liu P. Photo-tunable multi-arm star azobenzene si- Dechain polymer with hyperbranched polyether core. Synthetic Metals 2008, 158( 17-18): 732-738 ⑶ He YN, Li YJ, Yin JJ, et al. Hyperbranched azo polymers synthesi- zed by azo-coupling reaction of A(2)/B-3 monomers. Acta Polymerica Sinica.2008, 2:183~187 ⑷Ding L, Russell TP. A Photoactive Polymer with Azobenzene Chro- mophore in the Side Chains. Macromolecules. 2007,40(6):2267~2270 ⑸ Xie JD, Deng XX, Cao ZQ, Shen QS, Zhang WQ and Shi WF. Synthesis and second-order nonlinear optical properties of hyperbranc- hed polymers containing pendant azobenzene chromophores. Polymer. 2007,48(20-21):5988~5993
同類課題研究水平概述
- McGrath研究小組首先報道了偶氮苯位于中心的苯甲基芳基醚為枝鏈的樹枝狀大分子。采用收斂法制備了苯甲基芳基醚樹枝狀分子。發(fā)現(xiàn)在紫外光照射和熱作用下偶氮苯反式與順式構(gòu)型可以相互轉(zhuǎn)換，不受樹枝鏈空間體積的影響。隨后他們又報道了三個偶氮苯單元為中心的樹枝狀大分子，并觀察到了每個偶氮苯的順反異構(gòu)。 1997年Aida研究小組在Nature雜志上詳細報道了此類大分子的光響應行為。其樹枝狀偶氮苯分子在紅外光作用下順式構(gòu)型變?yōu)榉词綐?gòu)型的速率是熱轉(zhuǎn)變(21℃)的260倍，是可見光(440士9nm，21℃)作用下的23倍，相當于60℃下的熱回復速率。作者提出這類樹枝狀分子基體隔離了內(nèi)部單元的相互碰撞從而消除了碰撞能的產(chǎn)生，使吸收的紅外能量通過枝鏈收集到分子中心偶氮苯處，起到了光天線的作用。 McGrath研究小組還研究了偶氮苯為中心，苯乙炔基剛性構(gòu)架為枝鏈的樹枝狀大分子的結(jié)構(gòu)和性能。他們還制備了含偶氮苯的兩親性大分子，以偶氮苯連接冠醚為親水部分，以脂肪鏈連接苯甲基芳基醚枝鏈為疏水部分，通過LB技術(shù)制備了穩(wěn)定的單層膜，研究了紫外光對膜表面的影響規(guī)律。 Nagasaki等合成了以杯芳烴為核心，偶氮苯為枝鏈的樹枝狀大分子，并研究了其光響應性。Yokoyama等合成了以帶電子給體、受體的偶氮苯為枝鏈單元，中心單元為甲酸酯，從而無需外加電場就可在宏觀尺寸下形成非中心對稱性，非線性光學系數(shù)隨偶氮苯枝鏈單元的增加而增大。 Ding等將偶氮苯基團鍵接到聚合物分子鏈上,使聚合物中生色團含量得到提高，并改善了材料的加工性能；施文芳等采用“A2+B3” 方法合成了一種具有較好溶解性和成膜性的含偶氮苯基團的超支化聚合物二階非線性光學材料, 并研究了合成聚合物光學性能；王曉工等報道了將偶氮苯基團引入到超支化聚合物結(jié)構(gòu)中，合成超支化偶氮苯聚合物，并對其表面起伏光柵等性能進行了研究。含偶氮苯樹枝狀大分子具有偶氮苯光響應性和樹枝狀大分子結(jié)構(gòu)特性，樹枝狀大分子結(jié)構(gòu)特性賦予其特殊光電性能及良好的機械加工性能，從而具有廣闊的應用前景。但目前對其光學性能與結(jié)構(gòu)的相關(guān)性研究亟待深入，這方面的研究不僅可以加深人們對偶氮苯光響應的結(jié)構(gòu)本質(zhì)及光學特性的認識，同時可以為該材料的分子設計提供理論指導。由于超支化大分子具有部分類似樹枝狀大分子的空間結(jié)構(gòu)，同時制備簡單，成本低廉，更具有產(chǎn)業(yè)化潛力。
