一种具有液晶性质的近红外吸波材料制造技术

本发明专利技术公开了一种具有液晶性质的近红外吸波材料及其制备方法，该材料是一种有机光导体，在近红外区800nm附近有着尖锐而又强烈的吸收峰，并且其荧光发射也比较强，拥有良好的光、热和化学稳定性。本发明专利技术材料可应用于太阳能光电转换、液晶显示、激光防护、非线性光学材料等领域，其吸收波长在半导体激光的工作波长(780‑800nm)范围之内，再加上该材料具有良好的液晶性能，所以能够在光热转换、液晶显示领域具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有机染料领域，涉及一种具有液晶性质的近红外吸波材料及其制备方法。
技术介绍
有机功能染料在光学转换、太阳能电池、光数据存储等光学领域，同时在生物分子标记、荧光检测、抗癌剂等医学方向有着广泛应用价值。就光存储技术而言，目前在用作光盘记录介质的有机材料中，花菁染料溶解度好，光记录灵敏度高，但光稳定性比较差，容易被单重态氧氧化；酞菁染料具有良好的热和化学稳定性，而且拥有较高的共轭结构、写入功率高，但是反射率较低。文献J.DyesandPigments.1988,10:13-22阐述了与同类型的方酸染料相比，1,3-对称取代的克酮酸衍生物最大吸收波长红移100nm以上，在近红外区有着尖锐且很强的吸收峰，其摩尔吸光系数可达105L·mol-1·cm-1,具有很强的荧光发射能力。文献J.OrgChem.2000,65:2236-2238提出，电子受体克酮酸离子五元环比方酸根离子四元环在共轭体系上多一个羰基，明显增强了其吸电子性能，导致相同结构的生色团连接到克酮酸母体上合成的染料分子最大吸收波长比含有相同生色团结构的方酸染料分子红移100nm左右，结构中氧杂环的引入间接上使光热稳定性下降。文献J.DyesandPigments.2008,73:274-279中Foley等通过取代噻吩与克酮酸缩合得到了吸收波长在800nm左右的近红外吸收燃料，将该染料与碳酸氢钾反应生成水溶性的盐，同时制备出含有该水溶性盐的聚合物薄膜，并研究了薄膜的光谱特性。然而，水溶性的材料渗透性能在某种程度上远远不及有机型材料。
技术实现思路
技术问题：本专利技术提供一种摩尔吸光系数高、光/热/化学稳定性好，不易褪色的具有液晶性质的近红外吸波材料，同时提供一种该材料的制备方法。技术方案：本专利技术具有液晶性质的近红外吸波材料，为1，3-对称取代的克酮酸衍生物，由克酮酸与具有供电子能力的基团缩合而成，所述克酮酸位于中心，与两端连接的供电子基团组成大π共轭体系。本专利技术的的具有液晶性质的近红外吸波材料，结构通式如下：其中n＝0-40.本专利技术的制备该种具有液晶性质的近红外吸波材料的方法，包括以下步骤：1)n＝0-5时，将4-哌啶甲酸酯与2-噻吩硫醇按照摩尔比(1.2-2):1，在甲苯溶剂中回流2-5h，浓缩除去甲苯溶剂，柱层析得到n＝6-40时，通过酯的水解反应和酸醇酯化反应得到该产物；2)将所述步骤1)的产物与克酮酸按照摩尔比(2-2.5)：1投料，在体积比为1-1.2：1的甲苯和正丁醇混合溶剂中回流1-3h，浓缩除溶剂，当n＝0-5时，直接过滤得到吸波材料；当n＝6-40时通过柱层析分离提纯得到所需产物。进一步的，本专利技术方法中，步骤1)中，n＝6-40时，通过酯的水解反应和酸醇酯化反应得到该产物的具体方法为：将4-哌啶甲酸甲酯与2-噻吩硫醇按照摩尔比(1.2-2):1，在甲苯溶剂中回流2-5h，浓缩除去甲苯溶剂，柱层析得到2-(4-哌啶甲酸)-噻吩；然后将所述2-(4-哌啶甲酸)-噻吩在氢氧化钠溶液中回流1-2h，利用盐酸溶液调节混合液pH为5-6，析出晶体，抽滤、真空干燥得到2-(4-哌啶甲酸甲酯)-噻吩；将所述烷烃醇、2-(4-哌啶甲酸)-噻吩、二环己基碳二亚胺和4-二亚甲基吡啶按照摩尔比(1.2-1.5)：1：1：0.05在无水二氯甲烷中室温反应12-24h，过滤，浓缩，柱层析分离提纯得到本专利技术的具有液晶性质的近红外吸波材料在近红外区800nm附近有着强烈而又尖锐的吸收峰、摩尔吸光系数高、光/热/化学稳定性好，这些特点使其在激光存储、非线性光学、太阳能电池等方面有着广泛的应用前景。本专利技术材料是一种有机功能性材料，它在近红外区吸收峰强烈且尖锐、摩尔吸光系数高、荧光发射能力强、光/热/化学稳定性好。有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：本专利技术提供了一种具有液晶性质的近红外吸波材料。目前研究最多的是方酸型材料，该类材料是由方酸与具有供电子能力的基团缩合而成，通常情况下，取代基的结构为具有供电子能力的芳环及其衍生物，如苯胺、吡咯、噻吩、喹啉等。此类材料的吸收光谱具有溶致变色效应，即它的最大吸收波长随着溶剂极性变化而发生红移或蓝移。目前存在的主要问题表现为：①方酸材料在在不同材料中，染料分子会形成不同的聚集态，从而对光谱性能产生很大影响，该现象使其形成较宽的吸收带而无明显的最大吸收峰。②光照条件下，分子结构会遭到破坏，引起变色或褪色现象，该现象主要由分子与光发生氧化反应引起。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：①本专利技术设计专利技术的具有液晶结构的近红外吸波材料，在近红外区800nm附近有着强烈而又尖锐的吸收峰、摩尔吸光系数高。②该种材料光/热/化学稳定性好，不易褪色。偏光以及DSC检测表明其具有液晶结构，可以引入到液晶弹性体增大混合物在溶剂中的溶解度，以便制备液晶弹性体薄膜。③本专利技术的近红外吸波材料，从制备工艺而言，简单易行，便于工业化生产。附图说明图1为n＝10时浓度为3×10-3mg/mL的近红外吸波材料的紫外吸收光谱图；图2为n＝10时浓度为3×10-3mg/mL的近红外吸波材料的荧光光谱图。(激发波长375nm)图3为n＝10的液晶性偏光图片。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术做进一步具体说明。I具有液晶性质的近红外吸波材料的制备n＝0-5时，将4-哌啶甲酸酯与2-噻吩硫醇按照摩尔比(1.2-2):1，在甲苯溶剂中回流2-5h，浓缩除去甲苯溶剂，柱层析得到n＝6-40时，通过酯的水解反应和酸醇酯化反应得到该产物；将上面所述合成的产物与克酮酸按照摩尔比2-2.5：1投料，在体积比为1-1.2：1的甲苯和正丁醇混合溶剂中回流1-3h，浓缩除溶剂，当n＝0-5时，直接过滤即可得到产物；当n＝6-40时通过柱层析分离提纯得到近红外吸波材料。其中n＝6-40时，将4-哌啶甲酸甲酯与2-噻吩硫醇按照摩尔比(1.2-2):1，在甲苯溶剂中回流2-5h，浓缩除去甲苯溶剂，柱层析得到2-(4-哌啶甲酸)-噻吩；紧接着将2-(4-哌啶甲酸甲酯)-噻吩在氢氧化钠溶液中回流1-2h，利用盐酸溶液调节混合液pH为5-6，有晶体析出，抽滤、真空干燥得到2-(4-哌啶甲酸)-噻吩；将合成的烷烃醇、2-(4-哌啶甲酸)-噻吩、二环己基碳二亚胺和4-二亚甲基吡啶按照摩尔比1.2-1.5：1：1：0.05在无水二氯甲烷中室温反应12-24h，过滤，浓缩，柱层析分离提纯得到II具有液晶性质的近红外吸波材料的紫外吸收测试，荧光吸收测试：(1)紫本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有液晶性质的近红外吸波材料，其特征在于，该材料为1，3‑对称取代的克酮酸衍生物，由克酮酸与具有供电子能力的基团缩合而成，所述克酮酸位于中心，与两端连接的供电子基团组成大π共轭体系。

【技术特征摘要】
1.一种具有液晶性质的近红外吸波材料，其特征在于，该材料为1，3-对称取代的克酮
酸衍生物，由克酮酸与具有供电子能力的基团缩合而成，所述克酮酸位于中心，与两端连接
的供电子基团组成大π共轭体系。
2.根据权利要求1所述的具有液晶性质的近红外吸波材料，其特征在于，该材料的结构
通式如下：
其中n＝0-40。
3.一种制备权利要求1或2所述具有液晶性质的近红外吸波材料的方法，其特征在于，
该方法包括以下步骤：
1)n＝0-5时，将4-哌啶甲酸酯与2-噻吩硫醇按照摩尔比(1.2-2):1，在甲苯溶剂中回流
2-5h，浓缩除去甲苯溶剂，柱层析得到n＝6-40时，通过酯的水解反应和酸醇
酯化反应得到该产物；
2)将所述步骤1)的产物与克酮酸按照摩尔比(2-2.5)：1投料，在体积比为1：1的甲苯和
正丁醇混合溶剂中回流1-3h，浓缩除溶剂，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洪，刘梅花，郭玲香，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32