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研究生: 賴吉村
Lai, Ji-Tsuen
論文名稱: 側鏈二次非線性光學發色團聚亞醯胺 之合成與性質
Synthesis and Properties of Second Order Nonlinear Optical Polyimides with Side-Chain Chromophores
指導教授: 郭人鳳
Kuo, Jen-Feng
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 化學工程學系
Department of Chemical Engineering
論文出版年: 2004
畢業學年度: 92
語文別: 中文
論文頁數: 115
中文關鍵詞: 聚亞醯胺發色團非線性光學材料
外文關鍵詞: Chromophore, Polyimide, Nonlinear optical materials
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  •   本研究以自行合成的DABA以及DHTM兩種二胺類單體,和二酸酐ODPA縮合聚合,成功的合成出三種可溶性聚亞醯胺。再利用較溫和的Mitsunobu reaction將所合成的單官能基發色團4-(N-2-hydroxyethyl- N- methylamino) -4’- nitroazobenzene以共價鍵結的方式接枝到聚亞醯胺主鏈上形成NLO側鏈型高分子。並利用1H NMR光譜計算發色團的接枝率。
      利用此一簡便的合成方式在高分子骨幹以及發色團的選擇上深具變化性,可藉以微調結構性質例如溶解度或堅硬性。所有合成的側鏈非線性光學發色團高分子的玻璃轉移溫度均高於200℃以上,裂解溫度均高於300℃以上,具優良熱性質。研究結果顯示,側鏈接枝量愈多熱性質(Tg)也隨之衰減。所合成的高分子均能溶於一般非質子型極性溶劑如NMP、DMAc、DMSO等。含DHTM結構的高分子因鏈段較堅硬,溶解度較差而不能成膜外,其餘均能藉旋轉塗佈加工形成合乎要求的光學薄膜。
      利用電暈極化裝置將高分子薄膜極化配向,以顯現巨觀的非線性光學性質,並藉由UV-VIS吸收光譜來量測極化前後的最大吸收度變化,可以得知分子順向排列的整齊性,以序列參數表之。由序列參數在不同溫度下隨時間的變化曲線可以發現,所有NLO高分子在110℃的溫度下,九天後仍能保持原來性質的93 %以上,具備優良的熱安定性。

      In this work, three soluble polyimides were synthesized successfully by condensation polymerization between two diamine monomers DABA or DHTM with dianhydride monomer, ODPA. Followed by the covalent bonding of the synthesized chromophore 4-(N-2-hydroxyethyl- N- methylamino) -4’- nitroazobenzene onto the backbone of the polyimide via a mild post-Mitsunobu reaction, three types of NLO side-chain aromatic polyimides were obtained. The chromophore loading level was calculated by 1H NMR spectroscopy.
      This facile method provides the synthesis of NLO polyimides with a broad variation of polymer backbone and side-chain chromophores to fine-tune the structural properties such as solubility or rigidity. All the synthesized NLO side-chain polyimides have high glass transition temperatures (Tg > 210℃)and thermal stability(Td > 300℃). The result shows that the thermal stability (Tg) decreased with the loading level of the chromophores. All the polyimides were soluble in aprotic polar solvents such as NMP, DMAc, DMSO, and etc. Polymers containing DHTM moiety have less solubility due to the rigid backbone and cannot be cast into films. High optical-quality films were obtained for all the other samples.
      The dipole alignments in the NLO polymers were achieved and the second order nonlinearity could be induced by corona poling. The order parameter was obtained by measuring the absorbance difference before and after poling with UV/VIS spectroscopy. The relaxation curve of the order parameter shows that all the NLO polymers have good temporal-thermal stability. The order parameter values retained > 93 % of the original value even at temperature up to 110℃ for more than 9 days.

    摘要 I Abstract Ⅲ 誌謝 Ⅴ 總目錄 VII 表目錄 Ⅹ 圖目錄 ⅩI 第一章 緒論 1 第二章 非線性光學原理與文獻回顧 4 2-1 非線性光學的起源 4 2-2 非線性光學簡介 4 2-2-1 非線性光學的基本原理 4 2-2-2 波克效應、柯爾效應以及電光係數 9 2-2-3 波克效應的檢測方法 10 2-3 非線性光學材料的應用 15 2-3-1 二倍頻的應用 15 2-3-2 波克效應的應用 16 2-4 非線性光學材料 18 2-4-1 無機非線性光學材料 19 2-4-2 有機非線性光學材料 20 2-4-3 發色團分子的結構設計 29 2-5 二次非線性光學高分子的文獻回顧 31 2-6 研究動機 37 第三章 實驗部分 38 3-1 實驗流程 38 3-2 實驗藥品 39 3-3 儀器設備 41 3-4 實驗步驟 42 3-4-1 溶劑與二酸酐之純化 42 3-4-2 單體及高分子的合成 43 3-5 高分子薄膜的製備與極化 52 3-5-1 ITO (indium tin oxide)導電玻璃的清洗 52 3-5-2 高分子薄膜的製備 52 3-5-3 高分子薄膜的極化 52 第四章 結果與討論 54 4-1 單體及高分子的結構鑑定及熱性質 54 4-1-1 單官能基發色團單體DR1-1之結構鑑定 54 4-1-2 發色團熱性質 56 4-1-3 發色團光學性質 56 4-2 二胺類單體的結構鑑定 57 4-2-1 2,2-Bis(3-nitro-4-hydroxyphenyl)propane的合成與鑑定 57 4-2-2 2,2-Bis(3-amino-4-hydroxyphenyl)propane的合成與鑑定 58 4-2-3 4,4’-diamino-4’’–hydroxytriphenylmethane的合成與鑑定 59 4-2-4二酸酐純化鑑定 60 4-3聚亞醯胺的結構鑑定與性質分析 61 4-3-1含羥基聚亞醯胺的結構鑑定 61 4-3-2含羥基聚亞醯胺的熱性質 63 4-4 側鏈發色團聚亞醯胺的結構鑑定與性質分析 64 4-4-1 接枝率計算 65 4-4-2側鏈發色團聚亞醯胺的結構鑑定 66 4-4-3側鏈發色團聚亞醯胺的熱性質 68 4-4-4溶解度測試與成膜性 71 4-5 電暈極化的條件以及序列參數 73 4-6 材料的熱穩定性探討 75 第五章 結論 77 參考文獻 110

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    68. 邱致銘;’可溶性聚醯亞胺/二氧化矽奈米複合材料
    之合成與性質研究’,國立成功大學化學工程學系
    碩士論文,民國92年。

    下載圖示 校內:立即公開
    校外:2004-06-23公開
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