4-(N,N-雙環氧丙基苯胺)-4'-(硝基苯基)-對位-雙偶氮苯之合成及二階非線性光學性質之研究

Abstract

本研究以N,N-雙環氧苯胺(N,N-diglycidylaniline) 利用重氮化反應和不同共軛長度 的苯胺(aniline) 形成含環氧基的偶氮分子。分別為4-(N,N-diglycidylamino)-4'- (nitrophenyl)-p-diazobenzene(DGANPDAB)及4-(N,N-diglycidylamino)-4'- nitroazo-benzene(DGANAB)，以FT-IR、1HNMR及元素分析鑑定其結構。由EFISH 方法 測量在1,4-Dioxane 中β值為：398.1×10-30esu(DGANPDAB)；180.3×10-30esu (DGANAB)(於λ＝1064nm時)，並用DO3 和文獻相比，誤差約只有7%，驗證了本實驗所 採用儀器之準確性。Solvatochromic法其βxxx值分別為1304.8×10-30esu 及440.8 ×10-30esu，EFISH 法呈現的趨勢相近。 以等當量比的4,4'-methylenedianiline(MDA)和以上兩個偶氮化合物形成具網狀的高 分子非線性光學材料。首先，以DSC 觀察硬化時的最大放熱峰可決定反應的預硬化溫 度及後硬化溫度，其最大放熱峰分別為DGANPDAB/MDA：200℃、DGANAB/MDA：170℃。 反應後薄膜的Tg溫度分別為138℃ 及146℃ 。以TGA 測其初始重量損失(Initial weight loss)皆在250℃ 以上。薄膜干涉法求得折射率分別為DGANPDAB/NDA膜： n(532nm)=1.8663、n(1064nm)=1.7173 ；DGANAB/MDA膜：n(532nm)=1.9446、 n(1064nm)=1.7212。UV-vis光譜測其最大吸收波長為513nm(DGANPDAB/MBA),474nm (DGANAB/MDA)。膜以高速旋轉塗佈機(Spin coater) 製成，用電暈極化(Corona poling) 方式極化（電流4kV） 使發色團達到位向化(Orientation) 效果。 用Maker fringe法求得的二階非線性光學係數χ(2)zzz,χ(2)zxx 分別為9.54×10-7 esu、1.26×10-7esu(DGANAB/MDA膜)；5.06×10-7usu(DGANAB/MDA膜) 。由以上可得 知共軛對小分子及高分子薄膜之重要性。另外，在溫度分別為105,85,65℃ 時，其高 分子膜經過60分鐘後非線性光學性質仍保有一定數值且呈現出穩定的狀態。證明了此 類材料的熱穩定性良好。