具有d-d-A结构的芳胺功能涂料分子的合成及其性质研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luzhiqing
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芳胺类化合物咔唑(CZ)、三苯胺(TA)、吩噻嗪(PTZ)是功能染料分子的设计中的重要基团。为了提高功能染料分子的给电子基团的给电子能力,并提高分子在可见光区的吸收,本论文以三键桥接的CZ-CZ、TA-CZ、CZ-PTZ和TA-PTZ为双给电子基团,设计合成分子具有D-D-A型结构的功能染料分子,并系统研究了它们的光物理和光化学性质及其在光聚合中作为光敏增感剂的应用。  本论文合成了八种D-D-A型功能染料分子,分别为N-乙基-6-((N-乙基咔唑-3-基)乙炔基)咔唑-3-醛(CZ-CZ-CHO)、N-乙基-6-((N-乙基咔唑-3-基)乙炔基)吩噻嗪-3-醛(CZ-PTZ-CHO)、N-乙基-6-((三苯胺-4-基)乙炔基)咔唑-3-醛(TA-CZ-CHO)、N-乙基-6-((三苯胺-4-基)乙炔基)吩噻嗪-3-醛(TA-PTZ-CHO)、2-氰基-3-[N-乙基-(6-((N-乙基咔唑-3"-基)乙炔基))-3-咔唑基]丙烯酸(CZ-CZ-CN)、2-氰基-3-[N-乙基-(6-((N-乙基咔唑-3"-基)乙炔基))-3-吩噻嗪基]丙烯(CZ-PTZ-CN)、2-氰基-3-[N-乙基-(((三苯胺-4"-基)乙炔基))-3-咔唑基]丙烯酸(TA-CZ-CN)、2-氰基-3-[N-乙基-(((三苯胺-4-基)乙炔基))-3-吩噻嗪基]丙烯酸(TA-PTZ-CN)。染料分子通过HRMS、1HNMR、IR、13C NMR表征手段,以确定八种染料分子的结构。八种D-D-A结构的共轭芳炔基染料分子通过量子化学计算获得八种染料分子的优化结构、HOMO和LUMO轨道参数。  通过UV-vis吸收光谱和荧光光谱研究了不同的分子结构对于D-D-A型功能染料分子的光物理性质的影响。研究表明双给电子基团的引入使得所合成的八种染料分子在350-550nm之间具有强吸收,以氰基乙酸基为吸电子基团的染料分子的吸收波长比以醛基为吸电子基团的染料分子的吸收波长长。单光子荧光光谱表明,所合成染料分子的荧光发射波长位于380nm-700nm之间,并均具有较高的荧光量子效率。  以合成的染料分子与二甲苯基碘六氟磷酸盐(ONI)组成的光引发体系,在455nm和532nm LED光源照射下,研究在自由基光聚合和阳离子光聚合中的光引发活性。实验结果表明,染料与ONI组成的光引发体系体系可高效引发丙烯酸预聚体TPGDA的自由基光聚合反应和环氧树脂预聚体E51的阳离子型光聚合。当光源为455nm时光引发活性最高的是CZ-PTZ-CHO/ONI。当光源为532nm时,光引发活性最高的是CZ-PTZ-CN/ONI。  通过稳态吸收光谱实验、荧光猝灭实验、电化学实验研究了所合成的染料分子与ONI之间的光电子转移作用,计算出染料与ONI组成的光引发体系的自由能变化值,并探讨了该体系在光聚合中的电子转移增感机理。
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