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基本信息

項(xiàng)目名稱(chēng)：
偶氮間苯二酚磺酸鈉-MDI合成超支化偶氮聚
小類(lèi)：
能源化工
簡(jiǎn)介：
以偶氮間苯二酚磺酸鈉和4,4?-二苯甲烷二異氰酸酯（MDI）為原料，通過(guò)A2+B3的方法縮聚合成超支化偶氮聚氨酯，并利用粘度、FT-IR、TG等對(duì)目標(biāo)聚合物進(jìn)行表征。采用UV-vis光譜研究了合成偶氮聚合物的光致變色特性，結(jié)果表明，目標(biāo)偶氮聚氨酯表現(xiàn)出較好超支化聚合物的粘度特性，不僅能發(fā)生光致反?順異構(gòu)化光反應(yīng)，而且具有較好的熱穩(wěn)定性。
詳細(xì)介紹：
本作品以間苯二酚磺酸鈉和4,4’-二苯甲烷二異氰酸酯（MDI）為原料，通過(guò)A2+B3的方法縮聚合成超支化偶氮聚氨酯，具體合成的方法如下： 將1.004 g（0.0032 mol）偶氮間苯二酚磺酸鈉、19.7 mL DMF加入到三頸瓶中，升溫70?80 ℃攪拌使偶氮間苯二酚磺酸鈉溶解，氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入1.1981 g（0.0048 mol）MDI，控溫80 ℃進(jìn)行反應(yīng)。分別在0 min、5 min、10 min、30 min、60 min、120 min … 取樣測(cè)反應(yīng)體系中—NCO的吸光度值，直至吸光度值恒定時(shí)終止反應(yīng)。將聚合物溶液在攪拌下滴加到甲醇/水溶液中（甲醇/水 = 1：1）沉淀，分離后的聚合物用丙酮溶解，同樣的方法沉淀、分離純化3至5次后，在減壓烘箱中（壓力0.08 kPa，60 ℃）干燥24 h。 利用粘度、FT-IR、TG等對(duì)目標(biāo)聚合物進(jìn)行表征。采用UV-vis光譜研究了合成偶氮聚合物的光致變色特性，結(jié)果表明，目標(biāo)偶氮聚氨酯表現(xiàn)出較好超支化聚合物的粘度特性，不僅能發(fā)生光致反?順異構(gòu)化光反應(yīng)，而且具有較好的熱穩(wěn)定性。

作品圖片

  • 偶氮間苯二酚磺酸鈉-MDI合成超支化偶氮聚
  • 偶氮間苯二酚磺酸鈉-MDI合成超支化偶氮聚
  • 偶氮間苯二酚磺酸鈉-MDI合成超支化偶氮聚
  • 偶氮間苯二酚磺酸鈉-MDI合成超支化偶氮聚
  • 偶氮間苯二酚磺酸鈉-MDI合成超支化偶氮聚

作品專(zhuān)業(yè)信息

撰寫(xiě)目的和基本思路

作品撰寫(xiě)的目的: 發(fā)展一種能夠用于光存儲(chǔ)的超支化聚偶氮苯材料。按照這一光存儲(chǔ)材料的要求，設(shè)計(jì)其相應(yīng)的化學(xué)組成、篩選原材料。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不斷優(yōu)化其化學(xué)組成，最終獲得具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的光存儲(chǔ)材料。 基本思路： 以偶氮間苯二酚磺酸鈉和MDI為原料，通過(guò)A2+B3的方法縮聚合成超支化偶氮聚氨酯，研究超支化偶氮聚氨酯的結(jié)構(gòu)與其光化學(xué)性能之間的本征變化情況，揭示其結(jié)構(gòu)與光致變色特性之間的構(gòu)效關(guān)系。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

科學(xué)性、先進(jìn)性和獨(dú)特之處： 以偶氮間苯二酚磺酸鈉和MDI為原料，通過(guò)A2+B3的方法合成超支化偶氮聚氨酯，不但為光存儲(chǔ)技術(shù)提供了新材料，而且為光致變色材料在光存儲(chǔ)技術(shù)中的工業(yè)化推廣和應(yīng)用提供了新的途徑。 通過(guò)對(duì)超支化偶氮聚氨酯的結(jié)構(gòu)與其光化學(xué)性能之間的本征變化情況研究，對(duì)超支化偶氮聚氨酯材料實(shí)現(xiàn)光致變色開(kāi)關(guān)功能的穩(wěn)定性、可逆性等進(jìn)行探討，揭示其結(jié)構(gòu)與光致變色開(kāi)關(guān)特性之間的構(gòu)效關(guān)系。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

該作品將偶氮聚合物的光致變色特性與超支化聚合物的結(jié)構(gòu)特征有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，通過(guò)對(duì)新型超支化偶氮聚氨酯分子的設(shè)計(jì)合成及其光化學(xué)性質(zhì)研究，探討其結(jié)構(gòu)與光化學(xué)特性之間的關(guān)系，掌握其變化規(guī)律，深入闡述實(shí)現(xiàn)光致變色開(kāi)關(guān)功能高效化以及光存儲(chǔ)高效化的內(nèi)在機(jī)理，為其應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，其現(xiàn)實(shí)意義十分明顯。

學(xué)術(shù)論文摘要

以偶氮間苯二酚磺酸鈉和4,4?-二苯甲烷二異氰酸酯（MDI）為原料，通過(guò)A2+B3的方法縮聚合成超支化偶氮聚氨酯，并通過(guò)粘度、IR、TG、UV-vis等對(duì)目標(biāo)聚合物進(jìn)行表征。UV-vis光譜研究結(jié)果表明，目標(biāo)偶氮聚氨酯能發(fā)生光致反?順異構(gòu)化，在光信息存儲(chǔ)領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。

獲獎(jiǎng)情況

鑒定結(jié)果

參考文獻(xiàn)

參考文獻(xiàn)： 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

同類(lèi)課題研究水平概述

McGrath研究小組首先報(bào)道了偶氮苯位于中心的苯甲基芳基醚為枝鏈的樹(shù)枝狀大分子。采用收斂法制備了苯甲基芳基醚樹(shù)枝狀分子。發(fā)現(xiàn)在紫外光照射和熱作用下偶氮苯反式與順式構(gòu)型可以相互轉(zhuǎn)換，不受樹(shù)枝鏈空間體積的影響。隨后他們又報(bào)道了三個(gè)偶氮苯單元為中心的樹(shù)枝狀大分子，并觀察到了每個(gè)偶氮苯的順?lè)串悩?gòu)。 1997年Aida研究小組在Nature雜志上詳細(xì)報(bào)道了此類(lèi)大分子的光響應(yīng)行為。其樹(shù)枝狀偶氮苯分子在紅外光作用下順式構(gòu)型變?yōu)榉词綐?gòu)型的速率是熱轉(zhuǎn)變(21℃)的260倍，是可見(jiàn)光(440士9nm，21℃)作用下的23倍，相當(dāng)于60℃下的熱回復(fù)速率。作者提出這類(lèi)樹(shù)枝狀分子基體隔離了內(nèi)部單元的相互碰撞從而消除了碰撞能的產(chǎn)生，使吸收的紅外能量通過(guò)枝鏈?zhǔn)占椒肿又行呐嫉教?，起到了光天線(xiàn)的作用。 McGrath研究小組還研究了偶氮苯為中心，苯乙炔基剛性構(gòu)架為枝鏈的樹(shù)枝狀大分子的結(jié)構(gòu)和性能。他們還制備了含偶氮苯的兩親性大分子，以偶氮苯連接冠醚為親水部分，以脂肪鏈連接苯甲基芳基醚枝鏈為疏水部分，通過(guò)LB技術(shù)制備了穩(wěn)定的單層膜，研究了紫外光對(duì)膜表面的影響規(guī)律。 Nagasaki等合成了以杯芳烴為核心，偶氮苯為枝鏈的樹(shù)枝狀大分子，并研究了其光響應(yīng)性。Yokoyama等合成了以帶電子給體、受體的偶氮苯為枝鏈單元，中心單元為甲酸酯，從而無(wú)需外加電場(chǎng)就可在宏觀尺寸下形成非中心對(duì)稱(chēng)性，非線(xiàn)性光學(xué)系數(shù)隨偶氮苯枝鏈單元的增加而增大。 Ding等將偶氮苯基團(tuán)鍵接到聚合物分子鏈上,使聚合物中生色團(tuán)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” 方法合成了一種具有較好溶解性和成膜性的含偶氮苯基團(tuán)的超支化聚合物二階非線(xiàn)性光學(xué)材料, 并研究了合成聚合物光學(xué)性能；王曉工等報(bào)道了將偶氮苯基團(tuán)引入到超支化聚合物結(jié)構(gòu)中，合成超支化偶氮苯聚合物，并對(duì)其表面起伏光柵等性能進(jìn)行了研究。含偶氮苯樹(shù)枝狀大分子具有偶氮苯光響應(yīng)性和樹(shù)枝狀大分子結(jié)構(gòu)特性，樹(shù)枝狀大分子結(jié)構(gòu)特性賦予其特殊光電性能及良好的機(jī)械加工性能，從而具有廣闊的應(yīng)用前景。但目前對(duì)其光學(xué)性能與結(jié)構(gòu)的相關(guān)性研究亟待深入，這方面的研究不僅可以加深人們對(duì)偶氮苯光響應(yīng)的結(jié)構(gòu)本質(zhì)及光學(xué)特性的認(rèn)識(shí)，同時(shí)可以為該材料的分子設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。由于超支化大分子具有部分類(lèi)似樹(shù)枝狀大分子的空間結(jié)構(gòu)，同時(shí)制備簡(jiǎn)單，成本低廉，更具有產(chǎn)業(yè)化潛力。
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