基本信息
- 项目名称：
- 偶氮间苯二酚磺酸钠-MDI合成超支化偶氮聚
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 以偶氮间苯二酚磺酸钠和4,4-二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）为原料，通过A2+B3的方法缩聚合成超支化偶氮聚氨酯，并利用粘度、FT-IR、TG等对目标聚合物进行表征。采用UV-vis光谱研究了合成偶氮聚合物的光致变色特性，结果表明，目标偶氮聚氨酯表现出较好超支化聚合物的粘度特性，不仅能发生光致反顺异构化光反应，而且具有较好的热稳定性。
- 详细介绍：
- 本作品以间苯二酚磺酸钠和4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）为原料，通过A2+B3的方法缩聚合成超支化偶氮聚氨酯，具体合成的方法如下： 将1.004 g（0.0032 mol）偶氮间苯二酚磺酸钠、19.7 mL DMF加入到三颈瓶中，升温7080 ℃搅拌使偶氮间苯二酚磺酸钠溶解，氮气保护下加入1.1981 g（0.0048 mol）MDI，控温80 ℃进行反应。分别在0 min、5 min、10 min、30 min、60 min、120 min … 取样测反应体系中—NCO的吸光度值，直至吸光度值恒定时终止反应。将聚合物溶液在搅拌下滴加到甲醇/水溶液中（甲醇/水 = 1：1）沉淀，分离后的聚合物用丙酮溶解，同样的方法沉淀、分离纯化3至5次后，在减压烘箱中（压力0.08 kPa，60 ℃）干燥24 h。 利用粘度、FT-IR、TG等对目标聚合物进行表征。采用UV-vis光谱研究了合成偶氮聚合物的光致变色特性，结果表明，目标偶氮聚氨酯表现出较好超支化聚合物的粘度特性，不仅能发生光致反顺异构化光反应，而且具有较好的热稳定性。
作品图片
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 作品撰写的目的: 发展一种能够用于光存储的超支化聚偶氮苯材料。按照这一光存储材料的要求，设计其相应的化学组成、筛选原材料。根据实验结果不断优化其化学组成，最终获得具有实际应用价值的光存储材料。 基本思路： 以偶氮间苯二酚磺酸钠和MDI为原料，通过A2+B3的方法缩聚合成超支化偶氮聚氨酯，研究超支化偶氮聚氨酯的结构与其光化学性能之间的本征变化情况，揭示其结构与光致变色特性之间的构效关系。
科学性、先进性及独特之处
- 科学性、先进性和独特之处： 以偶氮间苯二酚磺酸钠和MDI为原料，通过A2+B3的方法合成超支化偶氮聚氨酯，不但为光存储技术提供了新材料，而且为光致变色材料在光存储技术中的工业化推广和应用提供了新的途径。 通过对超支化偶氮聚氨酯的结构与其光化学性能之间的本征变化情况研究，对超支化偶氮聚氨酯材料实现光致变色开关功能的稳定性、可逆性等进行探讨，揭示其结构与光致变色开关特性之间的构效关系。
应用价值和现实意义
- 该作品将偶氮聚合物的光致变色特性与超支化聚合物的结构特征有机地结合起来，通过对新型超支化偶氮聚氨酯分子的设计合成及其光化学性质研究，探讨其结构与光化学特性之间的关系，掌握其变化规律，深入阐述实现光致变色开关功能高效化以及光存储高效化的内在机理，为其应用奠定基础，其现实意义十分明显。
学术论文摘要
- 以偶氮间苯二酚磺酸钠和4,4-二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）为原料，通过A2+B3的方法缩聚合成超支化偶氮聚氨酯，并通过粘度、IR、TG、UV-vis等对目标聚合物进行表征。UV-vis光谱研究结果表明，目标偶氮聚氨酯能发生光致反顺异构化，在光信息存储领域具有应用前景。
获奖情况
鉴定结果
参考文献
- 参考文献： 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
同类课题研究水平概述
- McGrath研究小组首先报道了偶氮苯位于中心的苯甲基芳基醚为枝链的树枝状大分子。采用收敛法制备了苯甲基芳基醚树枝状分子。发现在紫外光照射和热作用下偶氮苯反式与顺式构型可以相互转换，不受树枝链空间体积的影响。随后他们又报道了三个偶氮苯单元为中心的树枝状大分子，并观察到了每个偶氮苯的顺反异构。 1997年Aida研究小组在Nature杂志上详细报道了此类大分子的光响应行为。其树枝状偶氮苯分子在红外光作用下顺式构型变为反式构型的速率是热转变(21℃)的260倍，是可见光(440士9nm，21℃)作用下的23倍，相当于60℃下的热回复速率。作者提出这类树枝状分子基体隔离了内部单元的相互碰撞从而消除了碰撞能的产生，使吸收的红外能量通过枝链收集到分子中心偶氮苯处，起到了光天线的作用。 McGrath研究小组还研究了偶氮苯为中心，苯乙炔基刚性构架为枝链的树枝状大分子的结构和性能。他们还制备了含偶氮苯的两亲性大分子，以偶氮苯连接冠醚为亲水部分，以脂肪链连接苯甲基芳基醚枝链为疏水部分，通过LB技术制备了稳定的单层膜，研究了紫外光对膜表面的影响规律。 Nagasaki等合成了以杯芳烃为核心，偶氮苯为枝链的树枝状大分子，并研究了其光响应性。Yokoyama等合成了以带电子给体、受体的偶氮苯为枝链单元，中心单元为甲酸酯，从而无需外加电场就可在宏观尺寸下形成非中心对称性，非线性光学系数随偶氮苯枝链单元的增加而增大。 Ding等将偶氮苯基团键接到聚合物分子链上,使聚合物中生色团含量得到提高，并改善了材料的加工性能；施文芳等采用“A2+B3” 方法合成了一种具有较好溶解性和成膜性的含偶氮苯基团的超支化聚合物二阶非线性光学材料, 并研究了合成聚合物光学性能；王晓工等报道了将偶氮苯基团引入到超支化聚合物结构中，合成超支化偶氮苯聚合物，并对其表面起伏光栅等性能进行了研究。含偶氮苯树枝状大分子具有偶氮苯光响应性和树枝状大分子结构特性，树枝状大分子结构特性赋予其特殊光电性能及良好的机械加工性能，从而具有广阔的应用前景。但目前对其光学性能与结构的相关性研究亟待深入，这方面的研究不仅可以加深人们对偶氮苯光响应的结构本质及光学特性的认识，同时可以为该材料的分子设计提供理论指导。由于超支化大分子具有部分类似树枝状大分子的空间结构，同时制备简单，成本低廉，更具有产业化潜力。
