含有偶氮苯和1,3,4-噁二唑结构聚合物的合成及性能

合成了同时含有偶氮苯和1,3,4-噁二唑结构的新型共轭聚合物(LPOXD),采用FT-IR、UV-Vis、1H NMR、GPC、TGA和DSC测试技术对其结构进行了表征。 结果表明,所得共轭聚合物的特性粘数为0.02960 L/g,Mw和分子量分布指数PDI分别为8500 g/mol和1.55。 质量损失5%的温度为290 ℃,Tg为92.8 ℃。 长烷氧基侧链的引入极大地提高了LPOXD在氯仿和四氢呋喃等有机溶剂中的溶解性。 采用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱及循环伏安对LPOXD的光电性能进行了研究。 结果表明,在365 nm紫外光照射下,LPOXD中偶氮苯发生反-顺异构化;350 nm光激发下,LPOXD在蓝紫光波长范围内发射荧光;循环伏安测试得出LPOXD最高占有轨道(HOMO)能量和最低空轨道(LUMO)能量分别为-5.96和-3.17 eV。     

基于快速热释放功能的相变偶氮苯/织物复合材料

针对偶氮基光敏分子存在放热速率慢和温度难以控制的难点,在分子结构设计基础上,采用氧化偶合法制备了具有固-液相变功能的4,4′-对-二正己基偶氮苯(AZO-L6).由于分子间作用力较低,偶氮苯分子呈现低熔、快异构化的特点,在发生反-顺异构化转变时大幅降低分子的熔点.固-液相变过程实现了光热能和相变焓的存储,在结构回复时同时放出储存的能量(231.8 kJ/kg),并将相变偶氮苯应用于可穿戴聚合物复合织物中.结果显示储能后的相变偶氮苯分子在蓝光(440 nm)刺激下在60 s内可将材料温度提升0.8℃,获得了具有自加热功能的可穿戴复合织物,为探索多功能自保温可穿戴装置提供了研究思路.     

新型偶氮苯金属配合物的合成与性能

合成了新型偶氮苯金属配合物。分别采用光谱分析、热分析及X射线衍射测试技术对产物进行了表征和测试。结果表明,连接偶氮苯和金属配合物之间碳链的长度对该化合物的相转变和荧光特性具有特殊的影响。该系列化合物在紫外光和热作用下具有99%以上的偶氮苯顺-反异构化反应效率;具有290和560 nm这2个波段的荧光发射光谱。由其中1个金属配合物分散在聚甲基丙烯酸甲酯网络而形成的介质可作为全息信息存储材料而实现全息图像的写入和读出。     

二维界面上偶氮苯糖脂的光响应行为

设计合成了含偶氮苯基团的糖脂Gal-azo-Cn,通过Langmuir Blodgett(LB)膜、原子力显微镜技术对该糖脂在气液界面上的光异构化行为进行研究。实验表明,气液界面上的纯偶氮苯糖脂及与磷脂混合形成单分子膜的偶氮苯糖脂均具有反-顺、顺-反异构化行为。紫外光引起的异构化过程导致表面压力上升,但是由于二维界面上膜压的存在对其反-顺异构化行为有抑制作用,膜压越大,压力上升越小,黑暗环境中顺-反异构化过程则越快。对比纯偶氮苯糖脂的界面异构化行为,混合体系中磷脂分子与偶氮苯糖脂分子间的相互作用,对二维界面上糖脂的反-顺异构化有促进作用,提高了偶氮苯糖脂的反-顺异构化程度。磷脂-糖脂混合体系中,混合组分中含不饱和碳链的磷脂含量越高,膜的流动性越强,稳定性越差,对偶氮苯糖脂异构化行为的促进作用越弱。     

新型偶氮苯金属液晶化合物的合成与性能研究

合成了新型偶氮苯金属配合物。 分别采用光谱分析、热分析及X射线衍射测试技术对样品进行了表征。结果表明,连接偶氮苯和金属配合物之间碳链的长度对该化合物的相转变和荧光特性具有特殊的影响。 该系列化合物在紫外光和热作用下具有99%以上的偶氮苯顺-反异构化反应效率;具有290和560 nm这2个波段荧光发射光谱。由其中一个金属液晶化合物分散在聚甲基丙烯酸甲酯网络而形成的介质可作为全息信息存储材料而实现全息图像的写入和读出。     

二代光致变色液晶树枝状碳硅烷的光化学研究——端基含36个丁氧基偶氮苯介晶基元

研究了新的含36个丁氧基偶氮苯介晶基元的二代光致变色液晶树枝状碳硅烷(D2)在氯仿、四氢呋喃溶液中的光强,吸收光强,摩尔消光系数,最大吸收波长,量子产率,活化能,异构转换率,光回复异构化反应平衡常数,反-顺光异构化反应速率常数,光回复异构化正/逆和热回复异构化反应速率常数.     

3',5'-二溴-3-甲氧基-4-羟基偶氮苯合成、晶体结构与异构化性能

以4-氨基硝基苯为原料,通过溴代、重氮化去氨基、硝基还原和重氮偶合反应合成了3’,5’-二溴-3-甲氧基-4-羟基偶氮苯,并通过物理掺杂方法制备了3’,5’-二溴-3-甲氧基-4-羟基偶氮苯-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜。利用元素分析、红外光谱、质谱、核磁共振和X射线单晶衍射等技术手段对标题化合物结构进行了表征。晶体结构分析表明,标题化合物晶体属于单斜晶系,C2/c空间群,晶胞参数为a=1.6182(3)nm,b=0.81847(16)nm,c=2.1945(4)nm,β=102.819(2)°,V=2.8342(10)nm3,Z=8,Dc=1.809 g/cm3,μ=5.719 mm-1,F(000)=1504,R1=0.0366,ωR2=0.0764,化合物分子呈反式平面构型,分子间存在的氢键和苯环π-π堆积作用使得其沿b轴方向形成了一维无限链状结构。用紫外-可见光谱对标题化合物在有机溶剂、聚合物中光致反-顺异构化反应和热回复异构化反应的速率常数进行了定量测试,异构化反应的速率常数的数量级为10-1~10-2min-1。     

2-(1-萘基偶氮)-咪唑的合成及组装Langmuir-Blodgett膜

合成了一个非典型两亲性分子,2-(1-萘基偶氮)-咪唑(2-NDIM),对它在气/液界面上的组装和LB膜性质进行了研究。结果表明:2-NDIM不能在水相表面形成Langmuir膜,在Ag NO3水溶液亚相中能形成稳定、均匀的配位聚合物单分子膜,组装的LB膜为J-聚集体,最大吸收波长为403nm,归属于反式-N=N-双键的π-π*电子跃迁,光激发LB膜中偶氮基团的反-顺异构化作用不明显,具有较低的反-顺光异构化量子产率。     

端基含36个己氧基偶氮苯基元的二代碳硅烷光致变色液晶树状高分子的光化学研究

研究了含36个己氧基偶氮苯介晶基元的二代(G2)光致变色液晶树枝状高分子在氯仿和四氢呋喃溶液中的最大吸收波长,摩尔消光系数,反顺光异构化反应速率常数,光化学回复异构化正逆反应速率常数及其平衡常数,G2和G1的光致变色反应速率常数kp为10-1s-1,而含偶氮基元光致变色液晶聚硅氧烷的kp为10-8s-1,因此液晶树状高分子的光响应速率比后者快107倍.     

端基含4个丁氧基偶氮苯介晶基元光致变色液晶树状物的光化学研究

研究了新化合物含4个丁氧基偶氮苯介晶基元的零代(D0)光致变色液晶树状物在氯仿和四氢呋喃中的吸收光强、最大吸收波长、摩尔消光系数、量子产率、活化能、异构转换率、反-顺光异构化反应速率常数、热回复异构化反应速率常数、光回复异构化反应平衡常数及速率常数．D0的光致变色反应速率常数为10^-1s^-1,而含偶氮基元液晶聚硅氧烷的光致变色反应速率常数为10^-8s^-1,因此液晶树状物D0的光响应速度比后者快10^7倍．     

Structure control for fine tuning fluorescence emission from side-chain azobenzene polymers

New fluorescent azobenzene dyes and side-chain polymers have been synthesized and characterized and their photophysical properties studied. A series of azobenzene dyes having different fluorophores such as phenol (S1), phenylphenol (S2) and naphthol (S3) incorporated in them were synthesized. S2 had unusually high fluorescence with a quantum yield of phi f = 0.2 recorded in dichloromethane (DCM), whereas S1 and S3 were found to be weakly fluorescent. The azobenzene dyes were converted into methacrylate monomers having short ethyleneoxy spacers and then free radically polymerized. Phenylphenol-based azobenzene polymer (P2) continued to show fluorescence, whereas fluorescence was completely quenched in the case of phenol (P1)- and naphthol (P3)-based polymers. Phenylphenol, though twisted in the ground state is known to have a more planar geometry in the excited state--a factor that enables it to retain its fluorescence behavior even when it is incorporated as part of an azobenzene unit. In contrast, naphthol, which is a better fluorophore compared to phenylphenol, loses much of its emissive behavior upon coupling to the azobenzene unit. The extent of trans to cis photoisomerization in solution was very low (approximately 17%) for P2 after 30 min of continuous irradiation using 365 nm light, in contrast to approximately 40% for P1 under identical conditions. This is attributed to the steric repulsion brought about by the bulky phenylphenol units that restrict rotation. A 2-fold enhancement in fluorescence emission was observed for P2 upon irradiation by UV light at 360 nm, which relaxed to the original intensity in about 7 day's time. The higher emission of the cis azobenzenes is generally attributed to an inhibition of photoinduced electron transfer (PET) mechanism. The emission of P2 showed a concentration dependence which increased initially and then decreased in intensity with the formation of a new red-shifted peak at higher concentration due to aggregation. Irradiation of the fluorescence quenched highly concentrated (1 x 10(-3) M) sample of P2 showed an enhancement in emission from aggregates at 532 nm.     

Synthesis and characterization of polyamides derived from (4-(4-(2, 6-diphenylpyridin-4yl)phenoxy)phenyl)-3, 5-diaminobezamide

New types of polyamides containing pendent triaryl pyridine groups were successfully synthesized by direct polycondensation of a symmetry diamine,（4-（4-（2,6-diphenylpyridin-4yl）phenoxy）phenyl）-3,5-diaminobezamide（DPDAB）, and various aromatic and aliphatic dicarboxylic diacids in NMP using triphenyl phosphate（TPP） and pyridine as catalyst. The diamine and all the prepared polyamides were fully characterized by using FT-IR,¹H-NMR,UV-Vis spectroscopy, fluorimetry and elemental analysis.The inherent viscosity of polyamides ranged from 0.45 dL/g to 0.68 dL/g.All the polymers exhibited solubility in common polar aprotic solvents such as NMP,DMAc,DMF,DMSO,pyridine,HMPA,and even in less polar solvents such as THF and m-cresol at room temperature.Thermal properties of polyamides were evaluated by means of DSC,DMTA and TGA.These polymers showed glass transition temperatures（T_g） in the range of 138-210℃. Their initial decomposition temperature（T_i） varied from 265℃to 310℃under N₂.The dilute solution（0.2 g/dL） of polyamides in DMF exhibited fluorescence emission withλ_max in the range of 470-550 nm.     

新型双8-羟基喹啉配体及其锌、铝配位聚合物的合成和性能

合成2种双8-羟基喹啉配体:3,5-二[4-(8-羟基喹啉-5-亚甲氨基)苯氧基]苯甲酸辛酯(B8HQO)和3,5-二[4-(8-羟基喹啉-5-亚甲氨基)苯氧基]苯甲酸十六酯(B8HQH),进一步与Zn(Ⅱ)、Al(Ⅲ)配位,得到4种金属配位聚合物(B8HQO-Zn、B8HQH-Zn、B8HQO-Al和B8HQH-Al)。 通过元素分析、红外光谱(FIIR)、紫外可见光谱(UV-Vis)、核磁共振氢谱(¹H NMR)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、热重分析(TGA)及荧光光谱等测试手段对配体及金属配位聚合物进行结构表征和性能研究。 结果表明,与配体B8HQO和B8HQH相比,4种配位聚合物的溶解性降低,但可部分溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、二甲基亚砜(DMSO)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)中。 锌、铝配位聚合物的5%失重温度分别在378和364 ℃附近,具有较好的热稳定性。 4种配位聚合物的DMF溶液(3×10^-5 mol/L)在478~502 nm发射绿色荧光,荧光量子效率28%~37%,固体在528~553 nm发射强绿色荧光,具有良好的发光性能。     

含二氮杂萘酮结构溶致液晶聚芳酰胺的合成及性能

以Kevlar(R)(其结构为聚对苯二甲酰对苯二胺,PPTA)为代表的聚芳酰胺,分子链排列非常规整,分子键具有很强的极性和分子间氢键作用,这一结构特点赋予它们良好的热稳定性,优秀的耐化学性能,独特的溶致液晶性和优异的机械性能.但是另一方面也造成了它们在常用有机溶剂中有限的溶解性和高的熔融温度,因而限制了它们的生产和应用[1～3].     

含柔性链段的苯并二啞唑类聚合物合成与表征

通过溶液缩聚反应,合成了一系列含有刚性苯并啞唑环和柔性脂肪链的刚、柔间隔聚合物.通过FT-IR1、H-NMR和TGA等方法对聚合物化学结构和热失重行为进行了表征.发现聚合物分子链中出现了微量未闭环结构,热分解温度有所降低.聚合物溶液的紫外吸收光谱的最大吸收从PBO的429 nm蓝移到PBOC7的291 nm,同时荧光Stokes位移增大.     

6-甲基-3-甲基丙烯酰氧乙基-3,4-2H-1,3-苯并噁嗪及其共聚物的合成

以6-甲基-3-羟乙基-3,4-2H-1,3-苯并噁嗪(MB-OH)和甲基丙烯酰氯为原料, 通过酯化反应合成了6-甲基-3-甲基丙烯酰氧乙基-3,4-2H-1,3-苯并噁嗪(MBEM). 采用自由基溶液聚合法, 以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂, 以甲苯为溶剂, 以MBEM与N-苯基马来酰亚胺(NPMI)为单体, 合成了6-甲基-3-甲基丙烯酰氧乙基-3,4-2H-1,3-苯并噁嗪-co-N-苯基马来酰亚胺共聚物[P(MBEM-co-NPMI)]. 分别对MB-OH, MBEM, P(MBEM-co-NPMI)进行加热固化, 得到相应的交联聚合物PMB-OH, PMBEM和P[P(MBEM-co-NPMI)]. 对其结构、分子量和热性能进行了表征. 结果表明, PMB-OH, PMBEM, P[P(MBEM-co-NPMI)]的最大损耗因子tanδ_max对应的玻璃化转变温度(T_g)分别为92, 129和181℃, 最大损耗模量G"_max对应的T_g分别为56, 91和156℃. 在N₂气氛围下, PMB-OH, PMBEM, P[P(MBEM-co-NPMI)]失重5%的温度分别为257, 244和260℃; 失重10%的温度分别为280, 266和284℃; 800℃的残炭率分别为23.2%, 17.8%和14.0%. 表明P[P(MBEM-co-NPMI)]具有优异的耐热性能.     

芳杂环推拉型大分子的多光子上转换荧光性质

用Wittig反应和Heck反应制备了2个新的芳杂环推-拉型荧光大分子聚[(2,5-二苯撑-1,3,4-噁二唑)-4,4'-乙烯撑-交替-N,N'-二(4-苯乙烯撑)]苯胺(P1)和聚[(2,5-二苯撑-1,3,4-噁二唑)-4,4'-乙烯撑-交替-N-乙基-3,6-咔唑乙烯撑](P2). P1和P2的分解温度分别为373和412 ℃, 热稳定性良好. 电化学性能用循环伏安法测定. P1和P2的最高占有分子轨道(HOMO)能级分别为-5.39和-5.81 eV, 最低未占有分子轨道(LUMO)能级分别为-2.81和-3.09 eV. 用飞秒Ti:Sapphire激光器测定了P1和P2的三光子和双光子上转换荧光光谱. 在1250 nm波长激发下, 在四氢呋喃溶液中P1和P2的三光子荧光发射峰分别位于510和491 nm. 在800 nm波长激发下, 在四氢呋喃溶液中P1和P2的双光子荧光发射峰分别位于511和495 nm. 在四氢呋喃溶液中大分子P1和P2单光子荧光发射峰分别位于503 和475 nm, P1和P2的荧光量子产率分别为0.80和0.31. 研究了多光子荧光发射过程的溶剂效应. 结果表明, 溶剂极性增大, P1和P2的多光子荧光发射波长明显红移.     

含8-羟基喹啉侧基聚酯及其锌和铝配合物的合成与荧光性质

经多步反应合成3种含8-羟基喹啉侧基聚酯(P7~P9),进一步与无水醋酸锌和六水氯化铝反应,得到6种聚酯锌、铝配合物(P7-Zn~P9-Zn,P7-Al~P9-Al)。 采用元素分析、红外光谱、紫外可见光谱、核磁共振氢谱、凝胶渗透色谱、热重分析仪、差示扫描量热和荧光光谱等技术手段对其结构和性能进行表征。 P7~P9易溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、二甲基亚砜(DMSO)和N-甲基吡咯烷酮(NMP),P7-Zn~P9-Zn和P7-Al~P9-Al部分溶于DMF、DMAC、DMSO和NMP。 P7~P9的质均相对分子质量(M_w)为1.79×10⁴、2.14×10⁴和2.52×10⁴ g/mol,相对分子质量分布指数PDI为1.54、1.64和1.72。 P7~P9的5%失重温度分别为291.6、291.3和284.9 ℃,P7-Zn~P9-Zn、P7-Al~P9-Al的5%失重温度分别为348.7、339.2、334.6、316.1、316.7和316.0 ℃。 P7~P9的玻璃化转变温度(T_g)分别为121.8、106.2和86.4 ℃,聚酯锌、铝配合物的T_g均高于180 ℃。 P7~P9的DMF溶液(5×10^-5 mol/L)在413~418 nm处发紫色荧光,P7-Zn~P9-Zn、P7-Al~P9-Al的DMF溶液(5×10^-5 mol/L)分别在509~513和485~487 nm处发强绿色荧光,固体分别在516~519和492~497 nm处发强绿色荧光。 P7~P9、P7-Zn~P9-Zn和P7-Al~P9-Al的荧光量子产率分别为5.5%~8.4%、21%~28%和23%~29%。     

含希夫碱侧基聚酯及其锌配合物的合成和性能

经多步反应合成2种新型含希夫碱侧基聚酯(P5,P6),进一步与醋酸锌反应得到2种聚酯锌配合物(P5-Zn,P6-Zn)。 采用元素分析、FT-IR、UV-Vis、¹H NMR、GPC、TG、DSC和荧光光谱等技术手段对其结构和性能进行表征。 P5和P6均溶于四氢呋喃(THF)、氯仿(CHCl₃)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亚砜(DMSO)、N-甲基吡咯烷酮法(NMP)等有机溶剂,P5-Zn和P6-Zn部分溶于THF及CHCl₃,溶于DMF、DMAc、DMSO、NMP等有机溶剂。 P5和P6的重均相对分子质量M_w及相对分子质量分布指数PDI分别为4164、6148 g/mol和1.42、1.43。 P5、P6、P5-Zn和P6-Zn的5%失重温度分别为339、348、367和358℃。 P5、P6、P5-Zn和P6-Zn的玻璃化转变温度T_g分别为88.8、123.3、39.8和63.8 ℃。 P5和P6的DMF溶液(5×10^-5 mol/L)在418和416 nm处发射弱紫色荧光,P5-Zn和P6-Zn的DMF溶液(5×10^-5 mol/L)在505和506 nm处发射强绿色荧光,固体P5-Zn和P6-Zn在527和532 nm处发射强绿色荧光。