光学材料応用を目指したハイパーブランチポリマーの合成に関する研究

光学材料应用超支化聚合物的合成研究

基本信息

批准号：
09J56511
负责人：
森裕一
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

○高色素導入型、および高耐久性高分子材料の設計・合成高色素導入型高分子材料として、本研究課題であるハイパーブランチポリマーの更なる高性能化を目指し分子設計・合成に着手した。分子設計の指針として、光学透明性に優れるメチルメタクリレート(MMA)を導入し、色素を化学結合したハイパーブランチポリマーの統計的な合成を行った。具体的には、ハイパーブランチポリマーの主鎖にはメチルメタクリレートとイソシアネート基を有するメチルメタクリレートを導入し、分岐性を持たせるために二つのオレフィン化合物を有する分子設計と合成経路の確立に努めた。その結果、分岐内部のイソシアネートとヒドロキシル基を有する光機能性色素材料を付加反応することで極めて高い非線形光学色素の溶解性と高分解温度特性を得ることができた。汎用的に用いられているホスト材料PMMAの色素溶解性は20wt%であったのに対し、本研究で合成したハイパーブランチポリマーは50wt%と2倍近い導入を確認でき、当該年度達成目標である40wt%を大きく凌駕することができた。○光機能性色素の設計・合成光機能性色素材料として高非線形光学分子に焦点を当てて、分子設計・合成に着手した。分子設計の指針としてπ共役鎖がつながった代表的な非線形光学色素を合成した。具体的には、イソシアネート基と反応しウレタン結合を形成することから分子末端にヒドロキシル基を有するπ電子共役形誘導体を合成した。これらの材料特性評価を行ったところ、合成段階においてイソシアネート基の消失をFT-IR測定で確認でき、DSC測定によって高いガラス転移温度(>140℃)を得ることができた。○光デバイスの作成・評価合成した材料をデバイス化し、物性評価を行うことが、本テーマの役割である。作成した薄膜をデバイス化した後、電気光学定数(r33)を測定した結果、140pm/Vを得ることができた。この結果は、申請書に記載の最終目標として掲げた50pm/V以上の値を大きく超える値であり、昨年度の結果である110pm/Vを超えることに成功した。

○高染料掺入性、高耐久性高分子材料的设计与合成为了进一步提高作为本研究对象的超支化聚合物作为高染料掺入性高分子材料的性能，我们开始了分子设计与合成。作为分子设计的指导，我们引入了具有优异光学透明度的甲基丙烯酸甲酯（MMA），并用化学键合染料进行了超支化聚合物的统计合成。具体来说，我们将甲基丙烯酸甲酯和带有异氰酸酯基团的甲基丙烯酸甲酯引入到超支化聚合物的主链中，并设计了具有两种烯烃化合物的分子，并建立了赋予其支化特性的合成路线。结果，通过使支链内部的异氰酸酯与具有羟基的光功能染料材料进行加成反应，可以获得非线性光学染料的极高溶解度和高分解温度特性。常用主体材料PMMA的染料溶解度为20wt%，但本研究中合成的超支化聚合物能够实现染料溶解度几乎翻倍为50wt%，这是我们本财年要实现的目标。显着超过40wt%。 ○光功能染料的设计与合成以高度非线性光学分子为光功能染料材料，开始分子设计与合成。作为分子设计的指导，我们合成了具有连接的 π 共轭链的典型非线性光学染料。具体而言，合成了在分子末端具有羟基的π电子共轭衍生物，因为它与异氰酸酯基反应形成氨基甲酸酯键。当我们评估这些材料的性能时，我们能够通过 FT-IR 测量确认合成阶段异氰酸酯基团的消失，并且通过 DSC 测量我们能够获得高玻璃化转变温度 (>140°C)。 ○ 光学器件的创建和评估该主题的作用是用合成材料创建器件并评估其物理特性。将所制作的薄膜制成器件后，测量了电光常数（r33），结果为140pm/V。这个结果远远超过了申请中规定的50pm/V或更多的最终目标，并且我们成功地超过了去年110pm/V的结果。