含液晶基元聚氨酯的制備、表征及聚合物熱光開(kāi)關(guān)研究的中期報(bào)告

含液晶基元聚氨酯的制備、表征及聚合物熱光開(kāi)關(guān)研究的中期報(bào)告摘要：本報(bào)告介紹了含液晶基元聚氨酯的制備、表征和聚合物熱光開(kāi)關(guān)研究的中期結(jié)果。首先介紹了所選用的聚氨酯前體和液晶基元，然后詳細(xì)描述了制備過(guò)程和表征方法。制備出的聚氨酯在極化顯微鏡下觀察到明顯的液晶相，表明含液晶基元的成功合成。隨后介紹了聚合物熱光開(kāi)關(guān)的工作原理和實(shí)驗(yàn)方案，并報(bào)道了部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所制備的含液晶基元聚氨酯在一定的光功率密度下可以實(shí)現(xiàn)有效的光學(xué)開(kāi)關(guān)效應(yīng)。關(guān)鍵詞：液晶基元聚氨酯、制備、表征、聚合物熱光開(kāi)關(guān)中期研究報(bào)告引言聚合物液晶材料近年來(lái)在光電子學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，例如在顯示技術(shù)、激光技術(shù)、傳感器技術(shù)等方面都取得了良好的研究進(jìn)展。其中，含有液晶基元的聚氨酯具有優(yōu)異的光學(xué)性能和反應(yīng)速度，是一種理想的聚合物熱光開(kāi)關(guān)材料。本報(bào)告介紹了含液晶基元聚氨酯的制備、表征和聚合物熱光開(kāi)關(guān)研究的中期結(jié)果。首先介紹了所選用的聚氨酯前體和液晶基元，然后詳細(xì)描述了制備過(guò)程和表征方法。隨后介紹了聚合物熱光開(kāi)關(guān)的工作原理和實(shí)驗(yàn)方案，并報(bào)道了部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)部分（一）材料和儀器聚氨酯前體：聚己二酸-1,6-己二胺（PADA）液晶基元：DGEBA-dA-dBC(環(huán)氧樹(shù)脂-4-(4'-辛基-碳基)苯基-4-羥基丁酯-4-(4''-氯苯基)-4'-(4'''-辛基-碳基)苯基-4-羥基丁酯，見(jiàn)圖1)其他試劑：苯酚、二甲苯、丙酮、甲醛、氫氯酸、氫氧化鈉等。儀器：紅外光譜儀（FTIR）、紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（UV-VIS）、差示掃描量熱儀（DSC）、熱重分析儀（TGA）等。（二）制備與表征1.合成含液晶基元的聚氨酯將10gDGEBA-dA-dBC與10gPADA溶于100mL二甲苯中，加入3%氧化鈉溶液調(diào)節(jié)為弱堿性，攪拌反應(yīng)48h于100℃真空加熱下反應(yīng)至混合物黏度明顯增加，加入少量氫氧化鈉和苯酚中和其催化作用，過(guò)濾，用甲醛處理聚合物除去金屬離子和雜質(zhì)，蒸餾去除溶劑得到黃色粘稠物，制得含液晶基元的聚氨酯。2.FTIR表征將所制備的聚氨酯樣品與KBr混合制成片狀樣品，用FTIR光譜儀進(jìn)行分析。結(jié)果見(jiàn)圖2，聚氨酯樣品中的特征吸收峰和引起吸收的化學(xué)鍵符合預(yù)期的結(jié)構(gòu)。3.DSC、TGA表征將所制備的聚氨酯樣品用差示掃描量熱儀和熱重分析儀進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)圖3和圖4。結(jié)果表明，所合成的聚氨酯具有良好的熱穩(wěn)定性和熱性能。4.液晶相觀察將所制備的聚氨酯樣品加熱至熔點(diǎn)之上，然后快速冷卻至室溫，觀察其在極化顯微鏡下的形態(tài)。結(jié)果見(jiàn)圖5，聚氨酯樣品在極化顯微鏡下觀察到明顯的液晶相，表明含液晶基元的成功合成。（三）聚合物熱光開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)中，我們采用兩個(gè)脈沖激光器，一個(gè)用于光學(xué)泵浦，一個(gè)用于檢測(cè)樣品的光學(xué)響應(yīng)。泵浦激光器的波長(zhǎng)為532nm，檢測(cè)激光器的波長(zhǎng)為690nm，功率密度為1mW/cm2。實(shí)驗(yàn)中，我們采用二光子吸收實(shí)驗(yàn)研究聚氨酯樣品的非線性光學(xué)性質(zhì)。所選用的聚氨酯樣品的吸收截面與泵浦激光器波長(zhǎng)匹配，而其發(fā)射波長(zhǎng)與檢測(cè)激光器波長(zhǎng)相匹配。當(dāng)泵浦光激發(fā)到聚氨酯樣品時(shí)，會(huì)由于其非線性光學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生發(fā)射，從而產(chǎn)生非線性光學(xué)效應(yīng)。部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6，結(jié)果表明，在一定的光功率密度下，所制備的含液晶基元聚氨酯可以實(shí)現(xiàn)有效的光學(xué)開(kāi)關(guān)效應(yīng)。結(jié)論通過(guò)本研究，我們成功地制備出含液晶基元聚氨酯，并進(jìn)行了詳細(xì)的表征和實(shí)驗(yàn)研究