电光学聚合物制造技术

技术编号:20498327 阅读:55 留言:0更新日期:2019-03-03 02:07
本发明专利技术的课题在于提供一种新的电光学聚合物。另外,本发明专利技术的课题在于提供一种脂环族甲基丙烯酸酯系单体的配合比率低的、新的电光学聚合物。一种聚合物,具有反应性基团(A)的基础聚合物(a)与具有多个反应性基团(B)的电光学分子(b)通过反应性基团(A)与多个反应性基团(B)的反应来形成键(C),键(C)为选自由(硫代)酯键、(硫代)氨基甲酸乙酯键、(硫代)脲键及(硫代)酰胺键构成的组中的至少一种。

Electrooptic Polymer

The subject of the present invention is to provide a new electro-optical polymer. In addition, the subject of the present invention is to provide a Novel Electro-Optical polymer with low coordination ratio of alicyclic methacrylate monomers. A polymer consisting of a basic polymer (a) with a reactive group (A) and an electrooptic molecule (b) with multiple reactive groups (B) reacting with a reactive group (A) to form a bond (C), which is at least one of the groups consisting of a free (thio) ester bond, (thio) carbamate bond, (thio) urea bond and (thio) amide bond.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电光学聚合物
本专利技术涉及一种作为电光学聚合物而有用的聚合物。
技术介绍
电光学效应是指,通过对材料施加电场来使折射率发生变化的现象。在光调制器、光开关、光互连、光电子电路、波长转换、电场传感器、THz波发生及检测、光整相阵列等光控制元件(光学元件)中,使用具有电光学效应的材料(或者,有时仅称为“电光学材料”。)。迄今为止,作为这种电光学材料,主要使用无机铁电体(特别是,铌酸锂)。但是,近年来,需要光学元件的小型化和超高速化,存在无机铁电体无法充分满足这些需求性能的问题。另一方面,具有电光学效应的聚合物(或者,有时仅称为“电光学聚合物”。)能够通过使具有电光学效应的有机化合物(或者,仅称为“电光学分子”、“EO分子”等。)在基础聚合物中分散或键合来得到(非专利文献1~4)。电光学聚合物与无机铁电体相比示出更大的电光学效应、能实现高速动作、以及通过与硅光子的混合能实现小型化和集成化,因此作为承担下一代光通信的材料而备受期待。电光学聚合物,为了表现出电光学效应,需要对EO分子进行取向。能够通过实施极化处理(ポーリング処理)、即在电光学聚合物的玻璃化转变温度(Tg)附近的温度施加电场,在施加电场的状态下降低到室温后解除电场来进行EO分子的取向。但是,在有限的温度下,因热能导致取向变得弛豫,随着时间经过,电光学效应变小。由于某个温度下的取向弛豫越接近Tg则越快,因此为了长期表现出大的电光学效应,电光学聚合物需要具有高的Tg。作为电光学聚合物的制造方法,在非专利文献5中记载了使甲基丙烯酸甲酯(MMA)与甲基丙烯酸-2-异氰酸基乙酯(MOI)共聚来制作基础聚合物,使该基础聚合物的侧链的异氰酸基与EO分子的羟基反应的方法。在该方法中,为了提高电光学聚合物的Tg,可以考虑增多EO分子的配合量的方法。但是,在该方法中,即使想要通过增加EO分子的配合量来提高电光学聚合物的Tg,Tg也只能提高至135℃左右。另外,在专利文献1中记载了通过使用使甲基丙烯酸二环戊基酯(DCPMA)或甲基丙烯酸金刚烷酯(AdMA)等甲基丙烯酸环烷基酯(CAMA)与MOI共聚得到的基础聚合物,能够按照CAMA的比率来调整基础聚合物的Tg,也能够调整使EO分子在该基础聚合物上键合得到的电光学聚合物的Tg。在该方法中,能够通过提高CAMA的配合比率来提高基础聚合物的Tg。另外,在专利文献1的实施例中记载了通过使作为一元醇体的EO分子键合于CAMA的配合比率高的基础聚合物,能够使电光学聚合物的Tg达到160℃左右。但是,在专利文献1所述的方法中,如果提高基础聚合物中的CAMA的配合比率,则由电光学聚合物形成的膜变脆,从而出现成膜性变差、产生裂纹等情况。另外,如果为了提高Tg而提高CAMA的配合比率,则与EO分子的键合基的MOI的比例下降,从而EO分子的浓度降低,无法兼顾高的Tg与高的EO效应。专利文献1:日本专利公开2015-178544号公报非专利文献1:“IntroductiontoNonlinearOpticalEffectsinMolecules&Polymers”,ParasN.PrasadandDavidJ.Williams,JohnWiley&Sons,Inc.(1991)非专利文献2:《用于非线性光学的有机材料》、日本化学会编、季刊化学总说No.15(1992)(「非線形光学のための有機材料」、日本化学会編、季刊化学総説No.15(1992))非专利文献3:“OrganicNonlinearOpticalMaterials”,Ch.Bosshard,et.al.,GordonandBreachPublishers(1995)非专利文献4:《用于信息·通信的光有机材料的最新技术》、戒能俊邦监修、CMC出版、2007年(「情報·通信用光有機材料の最新技術」、戒能俊邦監修、シーエムシー出版、2007年)非专利文献5:X.Q.Piao,X.M.Zhang,Y.Mori,M.Koishi,A.Nakaya,S.Inoue,I.Aoki,A.Otomo,S.Yokoyama,“NonlinearOpticalSide-ChainPolymersPost-FunctionalizedwithHigh-betaChromophoresExhibitingLargeElectro-OpticProperty”JournalofPolymerScience:PartA:PolymerChemistry,vol.49,pp.47-54(2011)
技术实现思路
本专利技术的目的在于,提供一种新的电光学聚合物。本专利技术的其他目的在于,提供一种脂环族甲基丙烯酸酯系单体的配合比率低的、新的电光学聚合物。本专利技术的又一其他目的在于,提供一种成膜性良好的电光学聚合物。本专利技术的再一其他目的在于,提供一种Tg高的电光学聚合物。本专利技术人们为了解决上述课题而反复进行深入研究的结果是发现,形成有键(C)的聚合物作为电光学聚合物而有用,该键(C)为具有反应性基团(A)的基础聚合物(a)与具有多个反应性基团(B)的电光学分子(b)通过反应性基团(A)与多个反应性基团(B)的反应来形成。特别是,发现键(C)为选自由(硫代)氨基甲酸乙酯键、(硫代)脲键及(硫代)酰胺键构成的组中的至少一种的上述聚合物(例如,具有异(硫代)氰酸基的甲基丙烯酸系基础聚合物与具有两个以上对于异(硫代)氰酸基的反应性基团的电光学分子键合而成的聚合物)作为电光学聚合物特别有用。另外,本专利技术人们发现,这种聚合物在甲基丙烯酸系基础聚合物中使用脂环族甲基丙烯酸酯系单体时,即使脂环族甲基丙烯酸酯系单体的配合比率低,也能够提高Tg。另外,本专利技术人们发现,这种聚合物的成膜性良好。另外,电光学聚合物通常如果在高温下加热则引起EO分子的二聚化。另一方面,本专利技术人们发现,所述聚合物的EO分子进行二聚化的温度高,难以引起因加热造成的二聚化。即,本专利技术含有一种聚合物,所述聚合物形成有键(C),该键(C)为具有反应性基团(A)的基础聚合物(a)与具有多个反应性基团(B)的电光学分子(b)通过反应性基团(A)与多个反应性基团(B)的反应来形成,键(C)为选自由(硫代)酯键、(硫代)氨基甲酸乙酯键、(硫代)脲键及(硫代)酰胺键构成的组中的至少一种。在本专利技术的聚合物中,反应性基团(A)或反应性基团(B)可以为选自由异(硫代)氰酸基、羟基、巯基、氨基、羧基及酸酐基构成的组中的至少一种。在本专利技术的聚合物中,反应性基团(A)或反应性基团(B)可以包含异(硫代)氰酸基。在本专利技术的聚合物中,基础聚合物(a)可以为具有异(硫代)氰酸基的甲基丙烯酸系基础聚合物。甲基丙烯酸系基础聚合物可以包含源自含异(硫代)氰酸基的(甲基)丙烯酸酯(a1)的结构单元。甲基丙烯酸系基础聚合物可以包含源自含非异(硫代)氰酸基的甲基丙烯酸酯(a2)的结构单元,该含非异(硫代)氰酸基的甲基丙烯酸酯(a2)包含脂环族甲基丙烯酸酯。甲基丙烯酸系基础聚合物的源自含非异(硫代)氰酸基的甲基丙烯酸酯(a2)的结构单元/源自含异(硫代)氰酸基的(甲基)丙烯酸酯(a1)的结构单元的摩尔比可以为0.1/1~19/1。在甲基丙烯酸系基础聚合物中,源自脂环族甲基丙烯酸酯的结构单元/源自本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种聚合物,其中,具有反应性基团A的基础聚合物a与具有多个反应性基团B的电光学分子b通过反应性基团A与多个反应性基团B的反应来形成键C,键C为选自由(硫代)酯键、(硫代)氨基甲酸乙酯键、(硫代)脲键及(硫代)酰胺键构成的组中的至少一种。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.29 JP 2016-1294531.一种聚合物,其中,具有反应性基团A的基础聚合物a与具有多个反应性基团B的电光学分子b通过反应性基团A与多个反应性基团B的反应来形成键C,键C为选自由(硫代)酯键、(硫代)氨基甲酸乙酯键、(硫代)脲键及(硫代)酰胺键构成的组中的至少一种。2.根据权利要求1所述的聚合物,其中,反应性基团A或反应性基团B为选自由异(硫代)氰酸基、羟基、巯基、氨基、羧基及酸酐基构成的组中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的聚合物,其中,反应性基团A或反应性基团B包含异(硫代)氰酸基。4.根据权利要求1~3中任一项所述的聚合物,其中,基础聚合物a为具有异(硫代)氰酸基的甲基丙烯酸系基础聚合物。5.根据权利要求4所述的聚合物,其中,甲基丙烯酸系基础聚合物包含源自含异(硫代)氰酸基的(甲基)丙烯酸酯a1的结构单元。6.根据权利要求4或5所述的聚合物,其中,甲基丙烯酸系基础聚合物包含源自含非异(硫代)氰酸基的甲基丙烯酸酯a2的结构单元,该含非异(硫代)氰酸基的甲基丙烯酸酯a2包含脂环族甲基丙烯酸酯。7.根据权利要求6所述的聚合物,其中,在甲基丙烯酸系基础聚合物中,源自含非异(硫代)氰酸基的甲基丙烯酸酯a2的结构单元/源自含异(硫代)氰酸基的(甲基)丙烯酸酯a1的结构单元的摩尔比为0.1/1~19/1。8.根据权利要求6或7所述的聚合物,其中,在甲基丙烯酸系基础聚合物中,源自脂环族甲基丙烯酸酯的结构单元/源自含异(硫代)氰酸基的(甲基)丙烯酸酯a1的结构单元的摩尔比为0.01/1~19/1。9.根据权利要求1~8中任一项所述的聚合物,其中,电光学分子b为由D-B-A表示的结构的化合物,其中,D为供体结构部,B为桥结构部,A为受体结构部。10.根据权利要求1~9中任一项所述的聚合物,其中,反应性基团A为异(硫代)氰酸基,反应性基团B为选自由羟基、巯基、氨基、羧基及酸酐基构成的组中的至少一种。11.根据权利要求1~10中任一项所述的聚合物,其中,电光学分子b包含在下述式(1)中,具有两个以上选自由羟基、-R1-OH、-OR2-OH、氨基、-R4-NH2、巯基、-R5-SH、-NCO及-R6-NCO构成的组中的基团的化合物,式中,RD1a、RD2a及RD3a分别独立地表示氢原子、烷基、烷氧基、芳氧基、芳烷氧基、硅氧基、烯氧基、炔氧基、羟基、-R1-OH、-OR2-OH、-OC(=O)R3、氨基、-R4-NH2、巯基、-R5-SH、-NCO或-R6-NCO,式中,R1、R2、R3、R4、R5及R6分别为烃基,RD4a及RD5a分别独立地表示氢原子、烷基、卤代烷基、酰氧基烷基、硅氧基烷基、-R1-OH、-R4-NH2、芳基、-R5-SH或-R6-NCO,式中,R1、R4、R5及R6分别为烃基,X表示连接基,RA1a及RA2a...

【专利技术属性】
技术研发人员:大友明青木勋山田俊树
申请(专利权)人:国立研究开发法人情报通信研究机构
类型:发明
国别省市:日本,JP

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