[发明专利]一种键合型聚氨酯非线性光学材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种键合型聚氨酯非线性光学材料及其制备方法和应用，通过将小分子芘基席夫碱衍生物连接到聚氨酯体系中，制备得到的键合型聚氨酯非线性光学材料，使得原本不具有光学非线性的聚氨酯材料相比于小分子芘基席夫碱衍生物，具有更强反饱和吸收和光限幅性能。可以通过改变加入小分子芘基席夫碱衍生物的含量，来控制其自身的光学非线性大小，已达到调节其光学非线性性质的目的，具有可控的光学非线性响应。本发明键合型聚氨酯非线性光学材料的光学非线性响应速度快，回复时间短，在皮秒时域内不可分辨，可制备成为光限幅和全光开关材料进行应用。

技术领域

本发明涉及一种键合型聚氨酯非线性光学材料及其制备方法和应用，属于光学材料领域。

背景技术

芘及其衍生物被广泛应用于有机发光二极管、有机光伏电池(OPV)、微环境传感器、激光染料和生物探针等许多科学领域。此外，芘可以作为构建π共轭扩展衍生物的基本单元。π共轭体系由连接的π键组成，π电子在共轭体系中移动，这些结构对材料的光学非线性有显著的调制作用。芘衍生物具有丰富的π电子，使其在可见光区具有很高的光学透过率。因此，芘及其衍生物在非线性光学(NLO)领域具有广阔的应用前景，如光限幅(OL)和全光开关(AOS)。

有机非线性光学材料通常为π共轭体系末端带供体(D)和受体(A)电子基团的D-π-A(D)或D(A)-π-A-π-D(A)结构的分子。由于从D到A的分子内电荷转移(ICT)，被调节的D和A基团的电子强度和π共轭体系的性质来诱导NLO响应。π-π*跃迁和分子内电荷转移在NLO响应过程起着关键作用。随着科学技术的发展，关于芘衍生物光学非线性的研究和报道已有很多。但将芘衍生物加入到聚氨酯材料中，研究其复合材料光学非线性的报道却很少。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种键合型聚氨酯非线性光学材料及其制备方法和应用，通过将小分子芘基席夫碱衍生物连接到聚氨酯体系中，制备得到的键合型聚氨酯非线性光学材料，使得原本不具有光学非线性的聚氨酯材料相比于小分子芘基席夫碱衍生物，具有更强反饱和吸收和光限幅性能。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种键合型聚氨酯非线性光学材料的制备方法，包括以下步骤：

a.将偶氮二异丁腈(AIBN)溶解到甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)中，得到溶有AIBN的HEMA溶液；

b.将化合物S1、化合物S2或化合物S3溶解在聚乙二醇(PEG600)中，随后加入异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，在15-40℃温度下机械搅拌5～10min，然后加入催化剂二月桂酸二丁基锡(DBTL)，再搅拌15～60min；然后加入步骤a所得的溶有AIBN的HEMA溶液，反应0.2～2h后停止搅拌；

c.随后立即用真空泵除去反应液中的气泡，将得到的预聚物倒入备用的模具中，然后放入烘箱中，程序升温，使其交联固化，最后得到S1/PU、S2/PU或S3/PU非线性光学材料；

所述化合物S1、化合物S2、及化合物S3的结构如下：

当R为S11时，代表化合物S1；当R为S22时，代表化合物S2；当R为S33时，代表化合物S3。

所述PEG 600、IPDI、HEMA的摩尔比为1:2:2。

所述AIBN的用量为PEG 600、IPDI和HEMA总质量的0.1-0.5％。

所述催化剂DBTL的用量为PEG 600、IPDI和HEMA总质量的0.08-0.3％。

所述化合物S1、化合物S2或化合物S3的用量为PEG 600、IPDI和HEMA总质量的0.01-0.3％。

所述程序升温的具体方法为：分别在30℃、40℃、50℃、60℃各恒温1h，在70℃恒温24h。