新型可光交联电光极化聚酯酰亚胺的合成 表征与器件化分析-synthesis, characterization and device analysis of a novel photocrosslinkable electro-optic polarized polyester imide.docx

上海交通大学硕士学位论文 上海交通大学硕士学位论文 新型可光交联电光极化聚酯酰亚胺的合成 表征与器件化研究 摘 要 本文采用两步法合成了一系列侧链含偶氮染料生色团的新型聚酯酰 亚胺PEI先从被广泛使用且已商品化的带有两个羟基的染料生色团 出发合成染料二酐 再进一步和二胺单体缩合成聚酯酰亚胺 从而不仅 避免了传统合成聚酰亚胺路径中复杂 繁琐的合成和提纯带有两个氨基 的染料生色团的过程 而且通过柔性基团酯键改善聚合物的溶解性能和 成膜性能 使聚酰亚胺体系在保持良好热稳定性的同时能达到器件制备 所必须的光学质量要求 同时 在该系列聚合物主链中含有可光交联的 结构 经紫外光辐照后发生光交联反应 进一步提高体系的生色团偶极 取向稳定性 由红外光谱 紫外/可见光谱 核磁共振氢谱等从结构上证明了本论 文成功地合成了侧链含有二阶非线性光学活性基团的 PEI 系列 所合成 的 PEI 系列在 NMP DMAc DMF DMSO 1,4-丁内酯等极性溶剂中 有较好的溶解性能 在常用的低沸点溶剂如 THF 氯仿 1,1,2-三氯乙 烷 环己酮 丙酮中也显示出相当的溶解性 特性粘数在 0.13 0.50 范 围内 重均分子量介于 4100 10300 之间 PEI 系列具有较好的耐高温 性能 玻璃化转变温度 (Tg)在 186 229 范围内 起始热分解温度在 283 301 之间 远远高于相应聚合物的 Tg 完全可以满足在 Tg 附近 进行高温极化的条件 PEI 系列具有优良的成膜性能和稳定的线性光学 性能 能达到器件制备所需的光学质量要求 PEI 系列薄膜中的生色团 - I - 新型可光交联电光极化聚酯酰亚胺的合成 表征与器件化研究 能通过电晕极化被有效取向 且生色团的偶极取向具有良好的高温稳定 性 其中 PEI3 极化膜在 120经过 450 hr 后 序参数仍保持初始值的 92 在 150下经过 300 hr 后 序参数仍保持初始值的 76经紫外光 辐照后序参数保留值提高到初始值的 83证明光交联反应进一步减缓 了生色团偶极取向的高温松弛 在 650 nm 处测得 PEI3 的电光系数 ?33 为 11.5 pm/V 最后 以 PEI3 为电光介质 成功制备了反射型电光调制原型器件 并实现了电信号对光强的直接调制 关键词 聚酯酰亚胺 可光交联 二阶非线性光学 电光调制器 - II - 上海交通大学硕士学位论文 上海交通大学硕士学位论文 STUDY ON THE SYNTHESIS, CHARACTERIZATION AND ELECTRO-OPTIC DEVICE APPLICATIONS OF NOVEL PHOTOCROSSLINKABLE POLY(ESTER-IMIDE)S ABSTRACT A series of photocrosslinkable side-chain second-order nonlinear optical (NLO) poly(ester-imide)s (PEIs) based on a chromophore-containing dianhydride, 2,2-[4-[(4-nitrophenyl)-azo] phenyl] iminobis(ethyl benzene-1,2- dicarboxylic acid anhydride-4-carboxylate) (TADA), benzophenone-3,3,4,4- tetracarboxylic dianhydride, and 4,4-diamino-3,3-dimethyldiphenyl-methane were prepared. The resulting PEIs exhibited many useful physical characteristics such as good organo-solubility, excellent film-forming property, hIi2g2h9glass transition temperatures in the range of 186 I and high thermal decomposition temperatures. Electro-optic (EO) coefficient value of PEI3 at 650 nm was determined to be 11.5 pm/V at 650 nm by an improved ATR method. And high long-term stability of NLO chromophore alignment in the poled PEI3 film at 12