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含液晶基元聚氨酯的制备、表征及聚合物热光开关研究的中期报告

摘要：

本报告介绍了含液晶基元聚氨酯的制备、表征和聚合物热光开关研究的中期结果。首先介绍了所选用的聚氨酯前体和液晶基元，然后详细描述了制备过程和表征方法。制备出的聚氨酯在极化显微镜下观察到明显的液晶相，表明含液晶基元的成功合成。随后介绍了聚合物热光开关的工作原理和实验方案，并报道了部分实验结果。实验结果表明，所制备的含液晶基元聚氨酯在一定的光功率密度下可以实现有效的光学开关效应。

关键词：液晶基元聚氨酯、制备、表征、聚合物热光开关

中期研究报告

引言

聚合物液晶材料近年来在光电子学领域得到了广泛应用，例如在显示技术、激光技术、传感器技术等方面都取得了良好的研究进展。其中，含有液晶基元的聚氨酯具有优异的光学性能和反应速度，是一种理想的聚合物热光开关材料。

本报告介绍了含液晶基元聚氨酯的制备、表征和聚合物热光开关研究的中期结果。首先介绍了所选用的聚氨酯前体和液晶基元，然后详细描述了制备过程和表征方法。随后介绍了聚合物热光开关的工作原理和实验方案，并报道了部分实验结果。

实验部分

（一）材料和仪器

聚氨酯前体：聚己二酸-1,6-己二胺（PADA）

液晶基元：DGEBA-dA-dBC(环氧树脂-4-(4-辛基-碳基)苯基-4-羟基丁酯-4-(4-氯苯基)-4-(4-辛基-碳基)苯基-4-羟基丁酯，见图1)

其他试剂：苯酚、二甲苯、丙酮、甲醛、氢氯酸、氢氧化钠等。

仪器：红外光谱仪（FTIR）、紫外可见分光光度计（UV-VIS）、差示扫描量热仪（DSC）、热重分析仪（TGA）等。

（二）制备与表征

1.合成含液晶基元的聚氨酯

将10gDGEBA-dA-dBC与10gPADA溶于100mL二甲苯中，加入3%氧化钠溶液调节为弱碱性，搅拌反应48h于100℃真空加热下反应至混合物黏度明显增加，加入少量氢氧化钠和苯酚中和其催化作用，过滤，用甲醛处理聚合物除去金属离子和杂质，蒸馏去除溶剂得到黄色粘稠物，制得含液晶基元的聚氨酯。

2.FTIR表征

将所制备的聚氨酯样品与KBr混合制成片状样品，用FTIR光谱仪进行分析。结果见图2，聚氨酯样品中的特征吸收峰和引起吸收的化学键符合预期的结构。

3.DSC、TGA表征

将所制备的聚氨酯样品用差示扫描量热仪和热重分析仪进行性能测试，结果见图3和图4。结果表明，所合成的聚氨酯具有良好的热稳定性和热性能。

4.液晶相观察

将所制备的聚氨酯样品加热至熔点之上，然后快速冷却至室温，观察其在极化显微镜下的形态。结果见图5，聚氨酯样品在极化显微镜下观察到明显的液晶相，表明含液晶基元的成功合成。

（三）聚合物热光开关实验

在实验中，我们采用两个脉冲激光器，一个用于光学泵浦，一个用于检测样品的光学响应。泵浦激光器的波长为532nm，检测激光器的波长为690nm，功率密度为1mW/cm2。

实验中，我们采用二光子吸收实验研究聚氨酯样品的非线性光学性质。所选用的聚氨酯样品的吸收截面与泵浦激光器波长匹配，而其发射波长与检测激光器波长相匹配。当泵浦光激发到聚氨酯样品时，会由于其非线性光学性质产生发射，从而产生非线性光学效应。

部分实验结果见图6，结果表明，在一定的光功率密度下，所制备的含液晶基元聚氨酯可以实现有效的光学开关效应。

结论

通过本研究，我们成功地制备出含液晶基元聚氨酯，并进行了详细的表征和实验研究。实验结果表明，所制备的含液晶基元聚氨酯具有良好的物理性质和光学性能，并可以有效地实现聚合物热光开关效应。这为进一步的研究和应用打下了坚实的基础。