开环易位聚合反应合成光折变功能聚合物

摘要

本文设计合成出两种新型含降冰片烯官能团，具有长柔性侧基的咔唑类光折变功能单体，并采用开环易位聚合(Ring Opening Metathesis Polymerization，ROMP)的方法制备了相应的聚合物；对所得的功能单体和相应聚合物的结构及热性能进行了表征；最后还研究讨论了Grubbs1st催化剂和Grubbs2nd催化剂的催化行为之间的差异。
　　 论文的第一部分是将可聚合的降冰片烯官能团引入到含强极性次甲基生色团的咔唑类光折变功能化合物中，通过引入长的柔性侧基来改善聚合物玻璃化转变温度Tg，用Grubbs2nd催化剂对所得到的单体进行开环易位聚合，得到降冰片烯类光折变聚合物。采用1H-NMR、IR、UV-vis、GPC等手段对所得聚合物进行了表征。实验结果显示，得到的聚合物的最大紫外吸收出现在410nm处，数均分子量为5.4×104。
　　 论文的第二部分是在第一部分工作的基础上，通过改变生色团的种类，引入偶氮硝基苯生色团，合成了咔唑基含偶氮硝基苯生色团的降冰片烯类光折变功能单体。并分别使用Grubbs1st和Grubbs2nd催化剂对所得单体进行聚合，得到两个聚合物P2和P2’。用1H-NMR、IR、UV-vis、DSC，TG及GPC等手段对单体及聚合物进行了表征。1H-NMR和UV-vis显示所得各个化合物及聚合物为目标产物。DSC结果显示两种聚合物的玻璃化转变温度分别为75℃和43℃。热重分析结果表明聚合物具有良好的热稳定性。GPC结果显示二者的数均分子量达到了104数量级。
　　 论文最后一部分比较了Grubbs1st和Grubbs2nd催化剂的催化效率，Grubbs2nd催化剂虽然催化聚合效率高，但是初始引发效率不及Grubbs1st催化剂，导致聚合物分子量分布较宽。

目录

文摘

英文文摘

1 引言

1.1 光折变材料的分类

1.1.1 有机光折变掺杂体系

1.1.2 有机光折变分子玻璃

1.1.3 全功能光折变聚合物

1.2 有机光折变材料的特点

1.2.1 品质因子的独特性

1.2.2 对外电场的依赖性

1.3 光折变材料的应用

1.4 有机光折变材料的发展总结和前景

1.5 烯烃复分解反应

1.5.1 烯烃复分解反应的介绍

1.5.2 烯烃复分解反应催化剂的发展进程

1.5.3 潜伏性GRUBBS类型催化剂

1.5.4 含富电子卡宾配体的催化剂

1.5.5 含悬挂配体的催化剂

1.6 GRUBBS 一代催化剂和GRUBBS二代催化剂SEM图的比较

2 课题的研究思路和内容

2.1 课题的研究思路

2.2 课题的研究内容

2.2.1 咔唑基含次甲基生色团的降冰片烯光折变聚合物的合成

2.2.2 咔唑基含偶氮硝基苯生色团的降冰片烯光折变聚合物的合成

2.2.3 GRUBBS系列催化剂性能的研究

2.3 课题的创新点

3 化学试剂和仪器

3.1 化学试剂及其精制

3.1.1 化学试剂

3.1.2 试剂的精制

3.2 主要试验设备

3.3 主要分析仪器

4 咔唑基含次甲基生色团的降冰片烯光折变聚合物的合成

4.1 实验路线

4.2 合成步骤

4.2.1 化合物9C01的合成

4.2.2 化合物9C02的合成

4.2.3 化合物9CE01的合成

4.2.4 化合物9C03的合成

4.2.5 化合物9C04的合成

4.2.6 化合物9C05的合成

4.2.7 化合物9C06的合成

4.2.8 聚合物P1的合成

4.3 结果与讨论

4.3.1 中间体和单体的1H-NMR图谱

4.3.2 UV-Vis谱图分析

4.3.3 IR光谱分析

4.3.4 GPC数据分析

4.4 本章小结

5 咔唑基含偶氮硝基苯生色团降冰片烯光折变聚合物的合成

5.1 实验路线

5.2 合成步骤

5.2.1 化合物9C01的合成

5.2.2 化合物9CN01的合成

5.2.3 化合物9CN02的合成

5.2.4 聚合物P2(P2’)的合成

5.3 结果与讨论

5.3.1 化合物的1H-NMR图谱分析

5.3.2 UV-Vis谱图分析

5.3.3 聚合物P2和P2’的GPC数据分析

5.3.4 聚合物P2和P2’的热性能

5.4 本章小结

6 开环易位聚合的研究

6.1 实验合成路线

6.2 合成步骤

6.2.1 化合物2C01的合成

6.2.2 化合物2CE01的合成

6.2.3 化合物2CN01的合成

6.2.4 化合物2CN02的合成

6.2.5 聚合物P3，P3’，P4，P4’的合成

6.3 结果与讨论

6.3.1 化合物的1H-NMR图谱分析

6.3.2 UV-Vis谱图分析

6.4 GPC结果分析

6.5 本章小结

7 结论

参考文献

致谢

个人简历