[發明專利]光酸聚合物摻雜的螺噁嗪或螺吡喃可逆光致變色薄膜及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 200710099452.X
• 申請日: 2007-05-21
• 公開（公告）號: CN101311244A
• 公開（公告）日: 2008-11-26
• 發明（設計）人: 李風煜;王森;宋延林;杜大明;江雷
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C09K9/00
• 分類號: C09K9/00;C08J5/18;C08L27/08;C08K5/357;C08K5/1545;G11B7/242
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 李柏

技術領域

本發明屬于材料化學領域，涉及一類穩定光存儲材料，特別涉及光酸聚合物摻雜的螺噁嗪或螺吡喃可逆光致變色薄膜及其制備方法和用途。

背景技術

基于光致變色光存儲材料的光存儲技術，以其快速、高兼容、高密度、無損讀出和可擦除性等優點而倍加關注。螺噁嗪或螺吡喃類分子作為光致變色類分子中的一個大家族，其光反應的物理化學機理及作為光信息存儲材料的應用，已經得到廣泛的研究。螺噁嗪或螺吡喃除了可以在外界光刺激的作用下開環，還可以絡合質子等陽離子而開環。而絡合質子的螺噁嗪或螺吡喃在接受外界光刺激下發生其閉環結構和開環部花菁結構之間的可逆轉變。原始的螺噁嗪或螺吡喃分子的開環結構很不穩定，極易回復到閉環結構。化學家們研究表明，通過接入硝基等吸電子基團降低苯環體系的電子云密度可以穩定開環結構。然而強的氧化性基團的引入，使得分子的開環結構極易氧化而變性。而絡合入質子等陽離子同樣可以降低苯環體系的電子云密度而穩定開環結構。如文獻“J.Chem.Soc.1952，4522”所述，其機理如下面反應式所述：

聚偏氯乙烯是一類工業常用的高分子聚合物，其在紫外光的照射下會誘導出少量氯自由基，而分解釋放出強酸性的氯化氫，從而可作為一種光酸聚合物。(K.I.Jacobson?and?R.E.Jacobson，Imaging?Systems，Mechanisms?andApplications?of?Established?and?New?Photosensitive?Processes，Focal?Press，London，1976)。

利用光酸聚合物制備光響應開環態穩定的可逆光致變色的螺噁嗪或螺吡喃固體薄膜，并成功的應用于可逆光信息存儲，還未見文獻報道。

發明內容

本發明的目的在于利用光酸聚合物改善螺噁嗪或螺吡喃光存儲穩定性，從而提供一種光酸聚合物摻雜的螺噁嗪或螺吡喃可逆光致變色固體薄膜。

本發明的再一目的是提供光酸聚合物摻雜的螺噁嗪或螺吡喃可逆光致變色薄膜的制備方法。

本發明的還一目的是提供光酸聚合物摻雜的螺噁嗪或螺吡喃可逆光致變色薄膜的用途，用以制備穩定的可用于可逆光信息存儲的薄膜。

本發明的光酸聚合物摻雜的螺噁嗪或螺吡喃可逆光致變色薄膜的組成成分為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與光酸聚合物聚偏氯乙烯-丙烯酸甲酯的質量比為1:20～50；

該薄膜在紫外光照射下，螺噁嗪或螺吡喃在光響應開環的同時，能夠使聚偏氯乙烯-丙烯酸甲酯釋放出氯化氫來穩定摻雜的螺噁嗪或螺吡喃的開環態，以改善螺噁嗪或螺吡喃光存儲穩定性；

該薄膜在紫外光照射后用可見光波長分別是螺噁嗪或螺吡喃的特征吸收波長的可見光照射，螺噁嗪或螺吡喃又回復到閉環態。

所述的紫外光的波長優選是254nm。

所述的薄膜在紫外光照射后，在25分鐘內熒光發射平穩、穩定。

本發明的光酸聚合物摻雜的螺噁嗪或螺吡喃可逆光致變色薄膜是以螺噁嗪或螺吡喃為原料，將以上原料分別與一種光功能性的摻雜介質—光酸聚合物聚偏氯乙烯-丙烯酸甲酯(PVDC)混合，分別在石英玻璃上制備薄膜，利用PVDC在紫外光的照射下釋放出酸性物質氯化氫，來穩定摻雜的螺噁嗪或螺吡喃光響應的開環態。

本發明的光酸聚合物摻雜的螺噁嗪或螺吡喃可逆光致變色薄膜的制備方法是：

(1).以螺噁嗪或螺吡喃為原料，將以上原料分別與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與光酸聚合物聚偏氯乙烯-丙烯酸甲酯質量比為1:20～50；將混合物溶于四氫呋喃，制成螺噁嗪或螺吡喃的0.5～1.0×10^-3摩爾/升四氫呋喃溶液；

(2).將步驟(1)的混合物的溶液(旋涂法或滴涂法等)分別在石英玻璃上制備均勻透明的薄膜；

(3).用紫外光照射步驟(2)制備的薄膜，螺噁嗪或螺吡喃光響應開環的同時，使聚偏氯乙烯-丙烯酸甲酯釋放出氯化氫來穩定摻雜的螺噁嗪或螺吡喃的開環態，以改善螺噁嗪或螺吡喃光存儲穩定性；在紫外光照射后用可見光波長分別是螺噁嗪或螺吡喃的特征吸收波長的可見光照射，螺噁嗪或螺吡喃又回復到閉環態。

本發明的光酸聚合物摻雜的螺噁嗪或螺吡喃可逆光致變色薄膜能夠用于制備光存儲器件，所述的光存儲器件可用于可擦除的光信息存儲。