[发明专利]香豆素类双光子引发剂及其合成方法和应用

说明书

本发明公开了一种香豆素类双光子引发剂及其合成方法和应用，该引发剂的特征在于通过改变官能团和官能团所在位点，改善了双光子引发剂的溶解性，提高了双光子吸收截面，从而得到更加优异的双光子聚合引发效率。该新型双光子引发剂的合成步骤如下所示：步骤一、在噻吩的2，5号位引入相应的基团；步骤二、在第一步产物的基础上引入酯基；步骤三、步骤二的产物与水杨醛衍生物进行克脑文盖尔缩合反应生成相应的新型双光子引发剂；本发明提供的新型双光子引发剂具有较高的灵敏度，较大的双光子吸收截面和较低的聚合阈值，表现出优异的双光子聚合活性和稳定性。

技术领域

本发明属于微纳加工制造及光敏材料技术领域，尤其涉及一种香豆素类双光子引发剂及其合成方法和应用。

背景技术

双光子吸收是指物质在强激光激发作用下，同时吸收两个光子，从基态跃迁至高能级激发态的非线性光学过程。与传统的紫外单光子聚合不同的是，双光子聚合通常采用近红外(600～1000nm)激光，光波长较长，能量较低，线性吸收和瑞利散射较小，光子能量较低，只有在焦点附近激光强度最大的位置发生双光子吸收，因此，双光子过程具有良好的空间选择性，对样品伤害较小，化合物在此波长范围下具有较好的光稳定性。此外液态树脂对于近红外光具有较高透过性，且双光子吸收强度与入射激光强度的平发成正比，因此通过控制激光强度，使得只有焦点处可引发双光子聚合，使得双光子聚合具有“点”聚合特性。基于双光子聚合的激光直写技术在双光子动态治疗、高密度3D光信息存储、微纳加工和三维立体成型等领域都有广泛的应用前景。

双光子引发剂是双光子聚合的重要成分和研究重点，对聚合引发效率、微纳加工速度和精度都有着决定性的作用。研究和开发高效的双光子聚合引发剂对于降低聚合阈值、缩短曝光时间、降低聚合成本、提高双光子聚合的聚合效率、提高加工微纳加工精度等都具有重要的现实意义和决定性的影响。

因此，亟需提供一种双光子吸收截面大、双光子聚合效率高的双光子引发剂。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有技术中的不足，并提供一种香豆素类双光子引发剂及其合成方法和应用。

本发明所采用的具体技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种香豆素类双光子引发剂，其化学结构式具体如下：

式中，R₁,R₂,R₃,R₄,R₅分别为-Ar(-Ar是芳基，指任何从简单芳香环衍生出的官能团或取代基，苯基、邻甲苯基、1-萘基、2-萘基等都属于此类)、-X(-X为F、Cl、Br、I中的任意一种)、-H、-OH、-CN、-NO₂、-NH₂、-COOC_xH_2x+1、-OC_xH_2x+1、-N(C_xH_2x+1)₂、-CH₂CH(C_mH_2m+1)C_nH_2n+1中的任意一种，其中，x为1～15范围内的任一自然数，m+n＝5～30，m和n均为非零自然数。

第二方面，本发明提供了一种香豆素类双光子引发剂的合成方法，具体如下：

S1：将2，5-二取代噻吩和芳香类化合物溶解在有机溶剂中，加入强碱和钯催化剂，在惰性气体的氛围中，于-100℃～150℃下反应1～72小时；反应结束后恢复至室温，随后依次经萃取、清洗、干燥、过滤和纯化后，得到R₁为-Ar基团的第一产物(如果R₁是卤素、碳链或者其他简单基团，则可以省略该步骤，直接购买带该基团的原料即可)；