新型的低损耗低双折射光敏聚芳醚光波导材料的合成及性能研究

摘要

本论文的主旨是制备折射率精确可控、低光损耗、低双折射、热稳定性良好的聚合物光波导材料。从分子设计出发合成了综合性能优异的光敏聚芳醚光波导材料。
　　1.本研究利用超声波技术,以HCl(g)催化剂,合成了新型含三氟甲基侧基4,4’-二氟-3,3’-二三氟甲基查尔酮(4,4’-3,3’FC)单体,并与含氟双酚 A(6F-BPA)、全氟联苯(DFBP)单体缩聚合成得到一系列高含氟量的紫外光可交联的聚芳醚(HFPAE-xy)。单体和聚合物的结构通过FT-IR、1H NMR、19F NMR和UV/Vis进行表征。
　　2.合成得到的聚合物具有良好的光敏性、溶解性、热稳定性以及机械性能。在315nm处有最大吸收峰,在常温、无光引发剂、紫外光照射下分子之间发生交联反应,光照15min时,其光交联程度可达77％;光交联反应UV/Vis、XPS和 FT-IR进行表征。合成得到的聚合物可以溶于 DMAc、DMF、氯仿、THF等溶剂中,而交联后不溶于任何有机溶剂。聚合物的玻璃化转变温度(Tg)在161-175℃之间,起始分解温度(W1%)大于345oC,交联后分解温度增加到360oC以上,无出现Tg,进一步证明光照可以使聚合物交联。交联后的聚合物机械性能也得到了提高,拉伸强度由原来的63-72MPa增大到69-80MPa。经广角XRD表征,聚合物膜无结晶性。
　　3.聚合物的折射率和双折射可以通过含氟单体的量和UV光照时间来准确调控,聚合物折射率随着含氟量和光照时间的增加逐渐降低;聚合物的双折射是随着含氟查尔酮单体的含量和 UV光照时间增加而逐渐降低,在光照30min时, HFPAE-10的双折射率从0.0044变为零,成功制得了零双折射聚合物波导材料。聚合物具有较大的热光系数,最大热光系数可以达到-8.5E-5和-6.8E-5;光照后热光系数变大,最大增至-1.1E-4。经近红外光谱表征,交联前后的HFPAE-xy系列聚合物在光通讯波段几乎无吸收峰。

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第1章 绪 论

1.1 光波导概述

1.2 聚合物光波导

1.3 聚合物光波导材料的基本要求

1.4 氟代可交联聚合物光波导材料的研究现状

1.5 本课题研究思路和主要内容

第2章 单体查尔酮的合成和表征

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第3章 高含氟光敏聚芳醚的合成和表征

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第4章 高含氟光敏聚合物的性能测试

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 光敏性的研究

4.4 溶解性的研究

4.5 热性能的研究

4.6 高含氟光敏性聚芳醚的结晶性表征

4.7 机械性能的研究

4.8 光学性能的研究

4.9 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A：攻读硕士学位期间发表的论文及学术成果