[发明专利]一种树枝状超支化聚合物及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种树枝状超支化聚合物及其制备方法和用途。

背景技术

大分子(macromolecule)领域的发展是离不开人工合成的聚合物的。从18世纪30年代至今，科学家们已经合成了无数聚合物，而这些聚合物也在众多领域中得到了应用，并极大地改善了我们的日常生活。对于合成化学工作者来说，设计并合成出新类型的功能高分子是推动该领域向前发展的最普遍方法。例如，具有枝状结构大分子(dendritic macromolecules)的合成，就是对合成聚合物的一大突破。到目前为止，由于其特殊的结构和性质，树枝状大分子(dendrimers)和超支化聚合物(hyperbranched polymers)已经被广泛地应用到了如物理学、生物学、工程学等等各个领域。

随着21世纪的到来，当今社会已成为信息的社会，人类社会的进步与发展都离不开信息的存储、转换和传输，因此作为信息载体的各类功能材料是目前材料领域研究的前沿和热点。目前，以电子为载体的微电子材料，在传输速度、容量以及空间相容性等方面正在趋近其极限，很难满足未来通信对于技术的要求。因此，研制和开发具有更高传输速度和更宽传输带宽的信息材料就显得尤为重要。而另外以光子为载体的材料，由于在传输速度和带宽方面的优势以及良好的并行性、抗电磁波干扰性和高密度等优点而引起了广泛重视，并已初步显示出广阔的应用前景。对于全光信息技术的发展，非线性光学材料(NLO)是不可缺少的关键学科，它在高速光通讯，光信息处理以及光电子学等实用领域具有极为重要的作用。

相对于无机二阶非线性光学晶体材料而言，有机二阶非线性光学材料具有诸多优点：

（1）有机材料的非线性光学系数要比无机材料高出1～2个数量级，甚至更高；

（2）有机化合物种类繁多，选择余地大，分子结构可“剪裁”性好，可以通过分子设计进行改进和优化，为研究有机非线性光学材料提供了更加丰富的物质来源；

（3）响应时间快，可以达到飞秒级，无机晶体只有皮秒；

（4）抗光学损伤阈值高；

（5）容易在半导体上成膜,因而易与以半导体为基础的微电子器件相容和集成，而无机晶体则不易做在半导体衬底上；

（6）较好的抗电磁干扰性能；

（7）由于有机材料的折射率和玻璃相近，易于与光纤联结等。

有机电光材料的研究近10年来取得了巨大进展，从单纯关注生色团分子的一阶超极化率（β）发展到关注生色团分子在有机聚合物中的极化效率，由此使非线性光学生色团分子的设计朝着枝化结构方向发展。

发明内容

本发明的目的在于拓宽含枝状结构聚合物的范围，提供一种树枝状超支化聚合物，本发明还提供该聚合物的制备方法和用途。

本发明提出的技术方案是：一种树枝状超支化聚合物，该聚合物的通式如下：

其中R为基于偶氮苯生色团的低代数树枝状大分子片段。

上述树枝状超支化聚合物的制备方法，包括以下步骤：

1)在惰性气体氛围下，将含端炔的低代数树枝状大分子与N-(6-叠氮基)-3,6-二溴咔唑按物质的量比为1：0.5～5的比例混合，然后加入一价铜作为催化剂，四氢呋喃或N,N-二甲基甲酰胺作为溶剂，于0～60℃下反应3～48小时，向反应体系中加入水猝灭反应，充分搅拌后用氯仿萃取，收集有机相，干燥除去其中水分后，用硅胶色谱柱层析分离纯化，真空干燥，得到结构式为的单体MG0或结构式为的单体MG1；

2)在惰性气体氛围下，将单体MG0或单体MG1与三苯胺三频哪醇硼酸酯按物质的量比为1～3：1的比例混合，然后加入钯催化剂，四氢呋喃与水为溶剂，于40～80℃下反应3～48小时，得到树枝状超支化聚合物。

所述步骤1）的含端炔的低代数树枝状大分子为结构式为的化合物G0或结构式为化合物G1。

本发明制备的树枝状超支化聚合物作为二阶非线性光学材料在远程通讯、数据存储、数据转换、相位共轭、信号调制等方面做出实际应用。

本发明是从9-(6-叠氮己基)-3,6-二溴咔唑、三苯胺三频哪醇硼酸酯以及基于偶氮苯生色团的低代数树枝状大分子出发，通过取代反应、“点击化学”反应和铃木反应来制备最终的目标聚合物。本发明的聚合物具有良好的二阶非线性光学性能以及热稳定性，可以作为二阶非线性光学材料来使用。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明首次将低代数树枝状大分子作为侧基引入了超支化聚合物中，合成了一种树枝状超支化聚合物；