基于螺吡喃结构的新型光致变色材料的合成及性能研究

摘要

在过去的一百多年里，人们在光致变色材料领域的研究取得了重大的进展，光致变色材料被广泛应用在光信息存储与转换、光学器件材料、建筑装饰、防护包装、纺织和军事伪装等领域。螺吡喃类化合物是一类非常重要的有机光致变色材料，因其具有优良的变色稳定性和耐疲劳性而成为当前光致变色材料领域内研究的热点。本文通过在螺吡喃母体结构上引入不同类型的取代基，合成了多种新型结构的螺吡喃类化合物，进而对其光致变色性能进行研究。随后，还利用性能优良的化合物制备了新型的光致变色材料（新型涂料和液晶弹性体膜材料），并探索其实际应用价值。
　　光刻胶作为一种关键性基础材料，广泛应用于微细图形加工技术中，其综合性能的好坏也越来越受到人们的重视。本文设计并合成出了一系列聚羟基苯乙烯(PHS)衍生物类正性光刻胶，并对其热学性能和光学性能进行了研究。
　　具体的研究内容分为以下三个部分:
　　1.以2，3，3-三甲基吲哚、水杨醛的衍生物、4-甲氧基苯肼盐酸盐、邻香兰素等为基础原料，经过一系列有机合成，成功得到了含N-十八烷基和硝基的螺吡喃类化合物(SP1)、含N-十八烷基和氨基的螺吡喃类化合物(SP2)、含N-十八烷基和羟基的螺吡喃类化合物(SP3)、含末端双键长链酯基的螺吡喃类化合物(SP4)等四种新物质。借助核磁共振氢谱(1H NMR)和质谱(MS)，验证了此四种新物质的结构的正确性;利用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)，发现螺吡喃类化合物闭环体的吸收光谱在紫外光区，最大吸收波长受自身结构和溶剂的影响;通过紫外-可见光照实验，分析可知结构是影响螺吡喃类化合物光致变色性能的内在因素。随后，采用物理掺杂的方法，将SP1混在普通涂料中制备了一种具有优良光致变色性能的新型涂料，具有广阔的实际应用前景。此外，还将设计合成的SP4作为一种全新的光致变色交联剂，与聚甲基氢硅氧烷(PMHS)、液晶单体以及铂催化剂混合，制备了一种具有潜在光致变色功能的新型液晶弹性体薄膜材料。
　　2.以聚羟基苯乙烯(PHS)和4，5-二甲氧基-2-硝基苄溴(DNB-Br)为原料，通过设计投料比例，成功制备了一系列不同接枝率的PHS类衍生物，借助核磁共振氢谱(1HNMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、热重分析(TGA)以及紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)对它们进行了详细的研究。研究结果表明，PHS衍生物体系的光刻胶，是一种耐热性能优良的紫外正性光刻胶，能很好的适应光刻图形加工过程中的高温。
　　3.在前人的基础上，优化并改进合成方法，放大投料量，高效且大批量的合成了液晶单体MBB和交联剂11UB，为本实验室从事液晶高分子材料研究的同学提供了原料。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 光致变色材料概述

1．2．1 光致变色

1．2．2 光致变色材料的研究进展

1．2．3 光致变色材料的分类

1．2．4 光致变色材料的应用

1．3 螺吡喃类化合物

1．3．1 螺吡喃类化合物的研究进展

1．3．2 螺吡喃类化合物的变色机理

1．3．3 螺吡喃类化合物的合成方法

1．3．4 螺吡喃类化合物光致变色性能的影响因素

1．4 光刻胶概述

1．4．1 光刻胶的分类

1．4．2 光刻胶的发展状况

1．4．3 光刻胶的发展前景

1．5 本文的研究内容及目的

1．5．1 本课题的选题目的

1．5．2 本文的主要研究内容

第二章 基于螺吡喃结构的新型光致变色材料的合成及性能研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验仪器

2．2．3 测试仪器及测试条件

2．2．4 螺吡喃类化合物的合成及表征

2．2．5 新型光致变色材料的制备

2．3 结果与讨论

2．3．1 螺吡喃类化合物的结构表征分析

2．3．2 螺吡喃类化合物的光致变色性能研究

2．3．3 螺吡喃类化合物的实际应用研究

2．4 小结

第三章 聚羟基苯乙烯(PHS)衍生物类正性光刻胶的合成及性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验仪器

3．2．3 测试仪器及测试条件

3．2．4 聚羟基苯乙烯(PHS)衍生物的合成及表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 聚羟基苯乙烯(PHS)衍生物的合成方法分析

3．3．2 聚羟基苯乙烯(PHS)衍生物的结构表征分析

3．3．3 聚羟基苯乙烯(PHS)衍生物的热学性能和光学性能研究

3．4 小结

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验试剂

4．2．2 实验仪器

4．2．3 测试仪器及测试条件

4．2．4 液晶单体的合成及表征

4．2．5 交联剂的合成及表征

4．3 结果与讨论

4．3．1 液晶单体和交联剂的合成方法分析

4．3．2 液晶单体和交联剂的结构表征分析

4．4 小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间申请的专利