[发明专利]光酸聚合物掺杂的螺噁嗪或螺吡喃可逆光致变色薄膜及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于材料化学领域，涉及一类稳定光存储材料，特别涉及光酸聚合物掺杂的螺噁嗪或螺吡喃可逆光致变色薄膜及其制备方法和用途。

背景技术

基于光致变色光存储材料的光存储技术，以其快速、高兼容、高密度、无损读出和可擦除性等优点而倍加关注。螺噁嗪或螺吡喃类分子作为光致变色类分子中的一个大家族，其光反应的物理化学机理及作为光信息存储材料的应用，已经得到广泛的研究。螺噁嗪或螺吡喃除了可以在外界光刺激的作用下开环，还可以络合质子等阳离子而开环。而络合质子的螺噁嗪或螺吡喃在接受外界光刺激下发生其闭环结构和开环部花菁结构之间的可逆转变。原始的螺噁嗪或螺吡喃分子的开环结构很不稳定，极易回复到闭环结构。化学家们研究表明，通过接入硝基等吸电子基团降低苯环体系的电子云密度可以稳定开环结构。然而强的氧化性基团的引入，使得分子的开环结构极易氧化而变性。而络合入质子等阳离子同样可以降低苯环体系的电子云密度而稳定开环结构。如文献“J.Chem.Soc.1952，4522”所述，其机理如下面反应式所述：

聚偏氯乙烯是一类工业常用的高分子聚合物，其在紫外光的照射下会诱导出少量氯自由基，而分解释放出强酸性的氯化氢，从而可作为一种光酸聚合物。(K.I.Jacobson and R.E.Jacobson，Imaging Systems，Mechanisms andApplications of Established and New Photosensitive Processes，Focal Press，London，1976)。

利用光酸聚合物制备光响应开环态稳定的可逆光致变色的螺噁嗪或螺吡喃固体薄膜，并成功的应用于可逆光信息存储，还未见文献报道。

发明内容

本发明的目的在于利用光酸聚合物改善螺噁嗪或螺吡喃光存储稳定性，从而提供一种光酸聚合物掺杂的螺噁嗪或螺吡喃可逆光致变色固体薄膜。

本发明的再一目的是提供光酸聚合物掺杂的螺噁嗪或螺吡喃可逆光致变色薄膜的制备方法。

本发明的还一目的是提供光酸聚合物掺杂的螺噁嗪或螺吡喃可逆光致变色薄膜的用途，用以制备稳定的可用于可逆光信息存储的薄膜。

本发明的光酸聚合物掺杂的螺噁嗪或螺吡喃可逆光致变色薄膜的组成成分为螺噁嗪或螺吡喃和光酸聚合物聚偏氯乙烯-丙烯酸甲酯，其中螺噁嗪或螺吡喃与光酸聚合物聚偏氯乙烯-丙烯酸甲酯的质量比为1:20～50；

该薄膜在紫外光照射下，螺噁嗪或螺吡喃在光响应开环的同时，能够使聚偏氯乙烯-丙烯酸甲酯释放出氯化氢来稳定掺杂的螺噁嗪或螺吡喃的开环态，以改善螺噁嗪或螺吡喃光存储稳定性；

该薄膜在紫外光照射后用可见光波长分别是螺噁嗪或螺吡喃的特征吸收波长的可见光照射，螺噁嗪或螺吡喃又回复到闭环态。

所述的紫外光的波长优选是254nm。

所述的薄膜在紫外光照射后，在25分钟内荧光发射平稳、稳定。

本发明的光酸聚合物掺杂的螺噁嗪或螺吡喃可逆光致变色薄膜是以螺噁嗪或螺吡喃为原料，将以上原料分别与一种光功能性的掺杂介质—光酸聚合物聚偏氯乙烯-丙烯酸甲酯(PVDC)混合，分别在石英玻璃上制备薄膜，利用PVDC在紫外光的照射下释放出酸性物质氯化氢，来稳定掺杂的螺噁嗪或螺吡喃光响应的开环态。

本发明的光酸聚合物掺杂的螺噁嗪或螺吡喃可逆光致变色薄膜的制备方法是：

(1).以螺噁嗪或螺吡喃为原料，将以上原料分别与光酸聚合物聚偏氯乙烯-丙烯酸甲酯混合，其中螺噁嗪或螺吡喃与光酸聚合物聚偏氯乙烯-丙烯酸甲酯质量比为1:20～50；将混合物溶于四氢呋喃，制成螺噁嗪或螺吡喃的0.5～1.0×10^-3摩尔/升四氢呋喃溶液；

(2).将步骤(1)的混合物的溶液(旋涂法或滴涂法等)分别在石英玻璃上制备均匀透明的薄膜；

(3).用紫外光照射步骤(2)制备的薄膜，螺噁嗪或螺吡喃光响应开环的同时，使聚偏氯乙烯-丙烯酸甲酯释放出氯化氢来稳定掺杂的螺噁嗪或螺吡喃的开环态，以改善螺噁嗪或螺吡喃光存储稳定性；在紫外光照射后用可见光波长分别是螺噁嗪或螺吡喃的特征吸收波长的可见光照射，螺噁嗪或螺吡喃又回复到闭环态。

本发明的光酸聚合物掺杂的螺噁嗪或螺吡喃可逆光致变色薄膜能够用于制备光存储器件，所述的光存储器件可用于可擦除的光信息存储。