一种新型光学开关制备与研究.docVIP

一种新型光学开关的制备与研究 　　 摘 要： 合成了一种具有独特性质的手性化合物，其螺旋扭曲力随温度变化先减小后增大。基于此性质制备了一种新型温敏性聚合物稳定液晶开关材料，其选择反射光谱随着温度改升高逐渐变宽。当温度从273.2K逐渐升高，这种复合材料的选择反射波带由860～1185nm变宽为860-2500nm；当温度从307.2K逐渐降低时，又由宽变窄为860～1185nm。 　　 关键词： 温敏； 聚合物稳定液晶； 手性化合物； 螺距 　　中图分类号： TN24 文献标识码： A 文章编号：1009-8631（2010）06-0057-02 　　 　　 1.引言 　　 手性向列相液晶是通过向列相液晶中添加适量手性化合物配制而成，具有平面织构、角锥织构等多种相态的液晶材料[1]。近年来，手性向列相液晶的应用和研发一直是人们关注的焦点，其应用范围非常广泛，对材料、电子、生物技术等领域有潜在重要的影响，在液晶领域中有“精明材料”之称。???性向列相液晶其独特的螺旋结构决定了它特殊的光学特性，其选择反射光谱（△λ）符合Bragg方程：△λ=△Dnp，△n是材料的双折射率，p是材料的螺距。在△n一定的情况下，可以通过调节材料的p来实现对不同光谱的选择反射。近年来，许多聚合物稳定液晶材料被制备。Broer通过对（手性可聚合液晶单体与手性向列相液晶）进行光引发聚合，使材料中的高分子网络形成不同的螺距梯度而使这些材料的反射波带被加宽，甚至完全覆盖了可见光。后来H. Kemperman等通过引发混合物（双烯液晶可聚合单体/单烯手性可聚合单体/向列相液晶/光引发剂）聚合得到可控的选择反射复合材料，通过外加电场使其反射波带变宽或变窄。 　　然而上述材料反射波带的调控多局限于通过施加外场（如电场）来实现，并且随着外场的同向改变，其反射波带单调的变宽或变窄。本文通过有机合成与光引发混合物（双烯液晶可聚合单体/手性掺杂物/向列相液晶/光引发剂）聚合制备了一种温控选择反射光波的复合材料，并对其反射波带的温度依赖性进行了分析讨论，其选择反射波带随温度的单向改变先变宽然后变窄。以期为制备新型的温敏性光学材料提供一些初步依据。 　　 2. 实验 　　 2.1 试剂与仪器 　　 手性化合物1,2-（4′-（4″-庚基基环己基）苯甲酰基））丙二酯（PPCB）、手性助剂R（或S）1，2－（4′-（4″-庚基环己基）苯甲酰基））-苯基乙二酯（PEPB）、双烯类液晶单体1，4-（二4′-（6″-丙烯酰氧基-（1′″-己氧基）-苯甲酰基））-2-甲苯酚酯（C6M）均有本实验室自行合成，向列相液晶（CBS）由清华亚王购得，引发剂651由百灵威购买，上述材料分子结构见图1。其它化学试剂由北京化学试剂公司提供。 　　SHMADZU IR-435型红外光谱仪（KBr压片）；Bruker DPX-400型核磁共振仪（CDCl3为溶剂，TMS为内标）。 　　 2.2材料制备与测试 　　 　　 Figure 1. Chemical structure of the materials used 　　 通过连续的酯化反应制得PPCB、PPEB，乙醇重结晶得产物，均为白色晶体。J. Broer等文献提供的方法制得双烯类液晶单体。目标产物的1HNMR，IR数据如下： 　　 PPCB：IR（KBr）：2924 cm-1，（C=O）1717cm-1，1609cm-1，1420cm-1。 1HNMR（CDCl3）：7.25-7.94(8H，Ar-H)，5.48(1H，C*H)，4.47(2H，C*-CH2O-)，2.51(2H，cyclohexyl-CH-Ar)，1.55-1.88(18H，cyclohexyl-H)， 1.47(3H，C*-CH3)，0.88-1.48 (30H，alkyl-H). 　　 PPEB：IR（KBr）：2924cm-1，(C=O)1721cm-1，1609cm-1，1420cm-1. 1HNMR(CDCl3):7.49-7.99(8H，Ar-H)，7.25(5H，C*-Ar-H)，6.38(1H，C*H)，4.68(2H，C*-CH2O-)，2.50(2H，cyclohexyl-CH-Ar)，1.55-1.87(18H，cyclohexyl-H) 0.96-1.45 (30H，alkyl-H). 　　 双烯单体：IR(KBr): 2940cm-1，1720cm-1，1600cm-1，1510cm-1.1HNMR(CDCl3)：8.18(4H，aromatic). 7.25(3H，aromatic)，7.00(4H，aromatic)， 6.52-5.82(6H，vinyl)4.22(4H，COOCH2)，4.05(4H，PhO