JPH06214271A - Organic nonlinear optical material - Google Patents

Organic nonlinear optical material

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JPH06214271A
JPH06214271A JP533993A JP533993A JPH06214271A JP H06214271 A JPH06214271 A JP H06214271A JP 533993 A JP533993 A JP 533993A JP 533993 A JP533993 A JP 533993A JP H06214271 A JPH06214271 A JP H06214271A
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JP
Japan
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formula
nonlinear optical
optical material
copolymer
polymer
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JP533993A
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Japanese (ja)
Inventor
Manabu Kishimoto
学 岸本
Kenji Nakajima
研治 中島
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Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain an org. nonlinear optical material having a large nonlinear optical effect and excellent formability by using coplymers consisting of specified structural units. CONSTITUTION:This material consists of coplymers having structural units expressed by formula I and formula II, containing 5-100mol% of the unit of formula I and 0-95mol% of the unit of formula II, and having 10000-2000000mol. wt. In formula I, (m) is an integer 1-10, (n) is 0 or 1, R<1> is a methyl group or phenyl group, X is -NR<2>-or -O-, and R<2> and R<3> are hydrogen atoms or methyl or ethyl groups, A is-NO2, -CN, -CF3, etc., Y is expressed by formula III, and R<4> is hydrogen or same as A. In formula II, Z is -COOR<5>, wherein R<5> is a hydrogen atom or lower alyl group. The polymer is synthesized in processes of polymn., hydrolysis, formation of acid chloride, and introduction of photofunctional groups.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光通信及び光情報処理
分野等に用いられる光学素子に有用な光学材料に関し、
特に、非線形光学効果を有し、かつ機械的強度や成形性
が優れた有機非線形光学材料に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical material useful as an optical element used in the fields of optical communication and optical information processing,
In particular, it relates to an organic nonlinear optical material having a nonlinear optical effect and excellent in mechanical strength and moldability.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザを光通信、光情報処理及び光加工
等に応用するためには、偏向、変調あるいは波長変換等
の種々の機能を有する光学素子が必要となる。このよう
な光学素子の中核的な役割を果たすものとして、非線形
光学効果を有する光学材料が知られている。
2. Description of the Related Art In order to apply a laser to optical communication, optical information processing, optical processing, etc., an optical element having various functions such as deflection, modulation or wavelength conversion is required. An optical material having a non-linear optical effect is known to play a central role in such an optical element.

【0003】従来、非線形光学材料としてはLiNbO
3 、LiIO、KH2 PO4 、GaAs等の無機系結晶
体が中心に研究されてきた。
Conventionally, LiNbO has been used as a nonlinear optical material.
Inorganic crystals such as 3 , LiIO, KH 2 PO 4 , and GaAs have been mainly studied.

【0004】しかしながら、これらの無機系結晶体は、
原子、イオン間の化学結合にかかわる電子が、光に応答
して格子振動を伴うので、ピコ秒より高速の応答が困難
であるという欠点があるとともに、強力レーザ光に対す
る破壊しきい値が低く、MW/cm2オーダーであるという欠
点があった。また、これらの無機系結晶体は、一般に単
結晶として用いるので、機械的強度、特に衝撃強度が小
さく、例えば成形加工性が悪い等、実用上さまざまな欠
点があった。
However, these inorganic crystals are
Electrons involved in chemical bonds between atoms and ions are accompanied by lattice vibrations in response to light, so that there is a drawback that it is difficult to respond faster than picoseconds, and the breakdown threshold for intense laser light is low, It had the drawback of being on the order of MW / cm 2 . Further, since these inorganic crystal bodies are generally used as single crystals, they have various practical drawbacks such as low mechanical strength, particularly impact strength, and poor moldability.

【0005】また、非線形光学材料としては、尿素、p
−ニトロアニリン(p−NA)、2−メチル−4−ニト
ロアニリン(MNA)等の有機分子性結晶体が知られて
いる。これらの有機分子性結晶体は、分子内の非局在π
電子に起因する大きな非線形光学効果を有しており、こ
の電子分極のために格子振動の影響を受けないので、無
機系結晶体より速い応答や高い光学破壊しきい値を示
す。
As the nonlinear optical material, urea, p
Organic molecular crystals such as -nitroaniline (p-NA) and 2-methyl-4-nitroaniline (MNA) are known. These organic molecular crystals have intramolecular delocalization π
It has a large non-linear optical effect due to electrons, and because it is not affected by lattice vibration due to this electronic polarization, it exhibits a faster response and a higher optical breakdown threshold than an inorganic crystal.

【0006】しかしながら、これらの有機分子性結晶体
は、無機系結晶体と同様に、単結晶であることが大きな
非線形光学効果を得るための条件となっているので、高
性能なものは機械的強度及び熱的安定性が不十分であ
り、その取扱いがきわめて困難であるとともに、例えば
オプティカルファイバやフィルム等に成形するのにその
加工性が悪いという欠点があった。
However, these organic molecular crystalline materials are required to have a large non-linear optical effect because they are single crystals, like the inorganic crystalline materials. The strength and the thermal stability are insufficient, the handling thereof is extremely difficult, and the workability is poor when the optical fiber or the film is molded, for example.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、非線
形光学効果が大きく、かつ成形加工性に優れた有機非線
形光学材料を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an organic nonlinear optical material having a large nonlinear optical effect and excellent moldability.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の有機非線形光学
材料は、下記一般式(I)及び(II)で示される構造単位
からなり、式(I)の単位を5〜100モル%含み、式
(II)の単位を0〜95モル%含み、分子量が1万〜20
0万の共重合体からなる。
The organic nonlinear optical material of the present invention comprises structural units represented by the following general formulas (I) and (II), containing 5 to 100 mol% of the unit of the formula (I), formula
It contains 0 to 95 mol% of the unit (II) and has a molecular weight of 10,000 to 20.
It consists of 0,000 copolymers.

【0009】[0009]

【化4】 [Chemical 4]

【0010】(式(I)中、mは1〜10の整数を表
し、nは0又は1を表し、R1 はアルキル基又はフェニ
ル基を表わし、Xは−NR2 −又は−O−を表し、R2
及びR3はそれぞれ水素原子、メチル基又はエチル基を
表し、Aは−NO2 、−CN、−CF3 又は−SO2
p2p+1を表し、pは、1〜10の整数を表し、Yは、
(In the formula (I), m represents an integer of 1 to 10, n represents 0 or 1, R 1 represents an alkyl group or a phenyl group, and X represents —NR 2 — or —O—. Represents, R 2
And R 3 are each a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, A is -NO 2, -CN, -CF 3 or -SO 2 C
represents p H 2p + 1, p represents an integer of 1 to 10, Y is

【0011】[0011]

【化5】 [Chemical 5]

【0012】を表し、R4 は水素又はAと同じものを表
す)
And R 4 represents hydrogen or the same as A)

【0013】[0013]

【化6】 [Chemical 6]

【0014】(式II中、Zは−COOR5 を表し、R5
は水素原子又は低級アルキル基を表す)
(In the formula II, Z represents --COOR 5 , and R 5
Represents a hydrogen atom or a lower alkyl group)

【0015】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
用いる共重合体は、式(I)の単位を5〜100モル
%、好ましくは50〜100モル%、特に好ましくは5
0〜98モル%、式(II)の単位を、前記Zが−COOR
5 のもの単独、−COOHのもの単独又は−COOR5
のものと−COOHのものの合計量で、0〜95モル
%、好ましくは0〜50モル%、特に好ましくは2〜4
0モル%含む。特に好ましくは、式(I)の単位を50
〜98モル%、ZがCOOR5 のものが0.5〜40モ
ル%、Zが−COOHのものが0.5〜40モル%から
なる3成分系が用いられる。
The present invention will be described in detail below. The copolymer used in the present invention contains the unit of the formula (I) in an amount of 5 to 100 mol%, preferably 50 to 100 mol%, particularly preferably 5
0 to 98 mol%, the unit of the formula (II), Z is --COOR
5 alone, -COOH alone or -COOR 5
And -COOH in the total amount of 0 to 95 mol%, preferably 0 to 50 mol%, particularly preferably 2 to 4
Contains 0 mol%. Particularly preferably, the unit of formula (I) is 50
.About.98 mol%, 0.5 to 40 mol% of Z is COOR 5 and 0.5 to 40 mol% of Z is --COOH.

【0016】本発明に用いる共重合体の分子量は、1万
〜200万、好ましくは10万〜100万である。次に
本発明に用いる共重合体の製造方法について説明する。
The molecular weight of the copolymer used in the present invention is 10,000 to 2,000,000, preferably 100,000 to 1,000,000. Next, the method for producing the copolymer used in the present invention will be described.

【0017】重合体の製造方法 本発明に用いる重合体は、例えば、次に示す重合工
程、加水分解工程、酸クロリド化工程及び光官能
基導入工程の4工程を経て合成することができる。ま
た、前記の酸クロリド化工程を省略した合成経路で
も、重合体を製造することができる。
Method for Producing Polymer The polymer used in the present invention can be synthesized, for example, through the following four steps of a polymerization step, a hydrolysis step, an acid chloride forming step and a photofunctional group introducing step. Also, the polymer can be produced by a synthetic route omitting the acid chloride formation step.

【0018】重合工程Polymerization process

【0019】[0019]

【化7】 [Chemical 7]

【0020】(反応式中、R1 、R3 及びR5 は前記と
同じである)
(In the reaction formula, R 1 , R 3 and R 5 are the same as above)

【0021】置換シアン化ビニリデンとアクリル酸誘導
体とを、ラジカル開始剤の存在下に共重合させて、置換
シアン化ビニリデンとアクリル酸誘導体の共重合体を合
成する。重合反応は、常法により行うことができる。
The substituted vinylidene cyanide and the acrylic acid derivative are copolymerized in the presence of a radical initiator to synthesize a copolymer of the substituted vinylidene cyanide and the acrylic acid derivative. The polymerization reaction can be performed by a conventional method.

【0022】本発明に用いる共重合体の原料である置換
シアン化ビニリデンアクリル酸誘導体の共重合体は、交
互共重合体でもランダム共重合体でもよいが、好ましく
は1対1の交互共重合体である。
The copolymer of the substituted vinylidene cyanide acrylic acid derivative, which is the raw material of the copolymer used in the present invention, may be an alternating copolymer or a random copolymer, but is preferably a 1: 1 alternating copolymer. Is.

【0023】置換シアン化ビニリデンとアクリル酸誘導
体の共重合体の分子量は、1万〜200万、好ましくは
10万〜100万である。
The molecular weight of the copolymer of substituted vinylidene cyanide and an acrylic acid derivative is 10,000 to 2,000,000, preferably 100,000 to 1,000,000.

【0024】加水分解工程Hydrolysis step

【0025】[0025]

【化8】 [Chemical 8]

【0026】(反応式中、R1 ,R3 及びR5 は前記と
同じ)
(In the reaction formula, R 1 , R 3 and R 5 are the same as above)

【0027】で得られた共重合体のエステル部分の一
部又は全部を、酸又は触媒で加水分解し、カルボン酸共
重合体を得る。ここで使用する酸としては、例えば塩
酸、硫酸、酢酸、トリフルオロ酢酸等を挙げることがで
きる。これらの酸は単独又は2種以上を組み合わせて用
いてもよい。
A part or all of the ester moiety of the copolymer obtained in the above step is hydrolyzed with an acid or a catalyst to obtain a carboxylic acid copolymer. Examples of the acid used here include hydrochloric acid, sulfuric acid, acetic acid, trifluoroacetic acid and the like. You may use these acids individually or in combination of 2 or more types.

【0028】これらの酸は、例えばスルホラン、メタノ
ール、エタノール等のアルコール類や水等の溶媒と混合
して用いることができる。前記触媒としては、例えばフ
ェニルシラン等のシラン化合物、スズ化合物等を挙げる
ことができる。
These acids can be used by mixing with alcohols such as sulfolane, methanol and ethanol, and solvents such as water. Examples of the catalyst include silane compounds such as phenylsilane and tin compounds.

【0029】加水分解の反応温度は、60〜100℃で
あり、反応時間は数時間〜数十時間である。加水分解率
は、5〜100%、好ましくは、50〜100%であ
る。
The hydrolysis reaction temperature is 60 to 100 ° C., and the reaction time is several hours to several tens hours. The hydrolysis rate is 5 to 100%, preferably 50 to 100%.

【0030】酸クロリド化工程Acid chloride formation step

【0031】[0031]

【化9】 [Chemical 9]

【0032】(反応式中、R1 ,R3 は前記と同じ)(In the reaction formula, R 1 and R 3 are the same as above)

【0033】で得られたカルボン酸共重合体を有機溶
媒に溶解し、酸塩素化物とともに数時間加熱し、酸クロ
リド共重合体に変換する。使用する有機溶媒としては、
カルボン酸を完全に溶解し、塩素化物又は生成してくる
酸クロリド化共重合体と全く反応しない溶媒が好まし
く、例えばスルホラン等を挙げることができる。
The carboxylic acid copolymer obtained in the above step is dissolved in an organic solvent and heated with an acid chloride for several hours to convert it into an acid chloride copolymer. As the organic solvent used,
A solvent that completely dissolves the carboxylic acid and does not react with the chlorinated product or the acid chloride-containing copolymer that is formed is preferable, and examples thereof include sulfolane.

【0034】使用する酸塩素化物としては、シュウ酸ク
ロリド、塩化チオニル、五塩化リン等の一般的なクロリ
ド化試薬を挙げることができる。加熱温度は、30〜1
00℃が好ましい。
Examples of the acid chlorinated compound to be used include general chlorinating reagents such as oxalic acid chloride, thionyl chloride and phosphorus pentachloride. The heating temperature is 30 to 1
00 ° C is preferred.

【0035】次に、数時間の反応終了後、貧溶媒を用い
て過剰の酸塩素化物を完全に除去し、酸クロリド化共重
合体を単離する。用いる貧溶媒としては、酸クロリド化
共重合体と反応しないものであれば特に制限はなく、例
えばトルエン、ベンゼン、ヘキサン等の有機溶媒を挙げ
ることができる。
Next, after completion of the reaction for several hours, the excess acid chlorinated compound is completely removed using a poor solvent to isolate the acid chloride copolymer. The poor solvent used is not particularly limited as long as it does not react with the acid chloride copolymer, and examples thereof include organic solvents such as toluene, benzene, and hexane.

【0036】光官能基導入工程Photofunctional group introduction step

【0037】[0037]

【化10】 [Chemical 10]

【0038】(反応式中、R1 、R3 、m、n、X、Y
及びAは、前記と同じ)
(In the reaction formula, R 1 , R 3 , m, n, X, Y
And A are the same as above)

【0039】で得られた酸クロリド化共重合体をスル
ホラン等の有機溶媒に再溶解し、ピリジンあるいはトリ
エチルアミン等の塩基を加え、非線形光学化合物ととも
に加熱し、非線形光学化合物が一部又は全部に導入され
た本発明の共重合体を得る。非線形光学化合物として
は、次式:
The acid chloride copolymer obtained in (1) is redissolved in an organic solvent such as sulfolane, a base such as pyridine or triethylamine is added, and the mixture is heated together with the nonlinear optical compound to introduce the nonlinear optical compound partially or entirely. The obtained copolymer of the present invention is obtained. The non-linear optical compound has the following formula:

【0040】[0040]

【化11】 [Chemical 11]

【0041】(式中、m、n、X、Y及びAは、前記と
同じ)で示され、例えばp−ニトロアニリン及びその誘
導体、4−ヒドロキシ−4′−ニトロビフェニル及びそ
の誘導体、4−ヒドロキシ−4′−ニトロスチルベン及
びその誘導体、4−アミノ−4′−ニトロスチルベン及
びその誘導体、「ディスパーズレッド1」(Disperse R
ed 1[Aldrich 社製])誘導体等を挙げることができ
る。
(In the formula, m, n, X, Y and A are the same as defined above), for example, p-nitroaniline and its derivatives, 4-hydroxy-4'-nitrobiphenyl and its derivatives, 4- Hydroxy-4'-nitrostilbene and its derivatives, 4-amino-4'-nitrostilbene and its derivatives, "Disperse Red 1"
ed 1 [manufactured by Aldrich]) derivatives and the like.

【0042】加熱温度は、50〜100℃が好ましい。The heating temperature is preferably 50 to 100 ° C.

【0043】(有機非線形光学材料)本発明の有機非線
形光学材料は、このようにして得られた共重合体を、ジ
メチルスルホキシド、N,N−ジメチルアセトアミド、
N,N−ジメチルホルムアミド等の単一溶媒又はこれら
を二種以上混合した溶媒に溶解し、これを成形して得る
ことができる。
(Organic Nonlinear Optical Material) In the organic nonlinear optical material of the present invention, the copolymer thus obtained is prepared from dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylacetamide,
It can be obtained by dissolving in a single solvent such as N, N-dimethylformamide or a solvent in which two or more kinds thereof are mixed and molding this.

【0044】成形方法としては、例えば溶媒キャスト
法、スピンコート法、湿式紡糸法等の公知の成形方法を
採用することができる。また、本発明の有機非線形光学
材料は、得られた共重合体をパウダーの状態で、例え
ば、プレス成形法、押出成形法等を採用して成形するこ
とができる。
As the molding method, a known molding method such as a solvent casting method, a spin coating method or a wet spinning method can be adopted. Further, the organic nonlinear optical material of the present invention can be formed by molding the obtained copolymer in a powder state, for example, by using a press molding method, an extrusion molding method or the like.

【0045】本発明の有機非線形光学材料は、厚さ又は
径が0.1〜1000μm 、好ましくは1〜500μm
のフィルム状、シート状又はファイバ状に加工して用い
ることができる。また、フィルム状又はシート状である
ときは、その配向性を高めるために、2〜6倍に延伸し
たものが好ましく、その場合の延伸方法としては、機械
的な一軸延伸又は二軸延伸が好ましい。
The organic nonlinear optical material of the present invention has a thickness or diameter of 0.1 to 1000 μm, preferably 1 to 500 μm.
Can be used after being processed into a film, sheet or fiber. When it is in the form of a film or a sheet, it is preferably stretched 2 to 6 times in order to enhance its orientation, and the stretching method in that case is mechanical uniaxial stretching or biaxial stretching. .

【0046】本発明の有機非線形光学材料は、フィル
ム、シート、ファイバ等の所望形状に成形したものを、
電気的に分極することにより、その非線形光学効果を増
大させることができる。電気的に分極する方法として
は、例えば有機非線形光学材料がフィルム状又はシート
状である場合には、その両面に電極としての金属塗膜を
密着させ、これに電圧を印加する方法を挙げることがで
きる。
The organic nonlinear optical material of the present invention is obtained by molding a desired shape such as a film, sheet or fiber into
By electrically polarization, the nonlinear optical effect can be increased. As a method of electrically polarizing, for example, when the organic nonlinear optical material is in the form of a film or a sheet, a method in which a metal coating film as an electrode is adhered to both surfaces thereof and a voltage is applied to the metal coating film is mentioned. it can.

【0047】有機非線形光学材料に設ける電極として
は、金属箔、金属板、もしくは導電ペースト又は化学メ
ッキ、真空蒸着もしくはスパッタリングにより形成した
金属塗膜等を挙げることができる。
Examples of the electrode provided on the organic nonlinear optical material include a metal foil, a metal plate, a conductive paste, a metal coating film formed by chemical plating, vacuum deposition or sputtering, and the like.

【0048】電極に印加する電圧は、10 kV/cm以上で
あって絶縁破壊を生じない程度の電界強度であり、好ま
しくは100〜1500kV/cm である。分極処理の時間
は、特に制限はなく、10分〜5時間、好ましくは10
分〜2時間である。
The voltage applied to the electrodes is 10 kV / cm or more and the electric field strength is such that dielectric breakdown does not occur, and is preferably 100 to 1500 kV / cm. The time of polarization treatment is not particularly limited, and is 10 minutes to 5 hours, preferably 10 minutes.
Minutes to 2 hours.

【0049】分極処理の温度は、処理する有機非線形光
学材料のガラス転移温度をTg℃とすると、Tg−20
℃〜Tg+20℃、好ましくはTg−5℃〜Tg+5℃
である。また、有機非線形光学材料をスピンコートで成
形する場合には、前記ポリマーをジメチルスルホキシ
ド、N,N−ジメチルアセトアミド等の単一溶媒あるい
は上記溶媒とアセトニトリル、メタノール等の混合溶媒
に溶解し、この溶液をネサガラス上にスピンコートし、
次いで減圧乾燥して得られた有機非線形光学材料を、通
常のコロナ放電を用いて分極する方法を採用することが
できる。コロナ放電を用いた分極処理の条件は、前述の
フィルム状又はシート状の有機非線形光学材料の場合と
同様である。
The temperature of the polarization treatment is Tg-20, where Tg is the glass transition temperature of the organic nonlinear optical material to be treated.
℃ ~ Tg + 20 ℃, preferably Tg -5 ℃ ~ Tg + 5 ℃
Is. When the organic nonlinear optical material is formed by spin coating, the polymer is dissolved in a single solvent such as dimethyl sulfoxide or N, N-dimethylacetamide or a mixed solvent of the above solvent and acetonitrile or methanol, Spin coat on a Nessa glass,
Then, the organic non-linear optical material obtained by drying under reduced pressure can be polarized by using ordinary corona discharge. The conditions of the polarization treatment using corona discharge are the same as those in the case of the film-shaped or sheet-shaped organic nonlinear optical material described above.

【0050】[0050]

【実施例】次に実施例を示し本発明をさらに具体的に説
明するが、本発明はこれら実施例によりなんら限定され
るものではない。
EXAMPLES Next, the present invention will be described more specifically by showing examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0051】実施例1 有機非線形光学材料に用いる共重合体の合成 メチルシアン化ビニリデン−メタクリル酸メチル共重
合体の合成 M. R. S. Weir らの方法(Canadian J. Chem., 43, 772
(1985))により合成した3,3−ジシアノ−2−プロペ
ン5 g(0.06 mol)、メタクリル酸メチル6g
(0.06mol )、2,2′−アゾビス(イソブチロニ
トリル)(AIBN)20mg(0.12mmol)をアンプ
ル中に脱気封管し、70℃で120時間重合した。
Example 1 Synthesis of Copolymer Used in Organic Nonlinear Optical Material Synthesis of Vinylidene Cyanide-Methyl Methacrylate Copolymer MRS Weir et al. (Canadian J. Chem., 43, 772)
(1985)) 3,3-dicyano-2-propene 5 g (0.06 mol), methyl methacrylate 6 g
20 mg (0.12 mmol) of (0.06 mol) and 2,2'-azobis (isobutyronitrile) (AIBN) were degassed and sealed in an ampoule and polymerized at 70 ° C for 120 hours.

【0052】その後開管し、メタノールを加えてポリマ
ーをろ別し、さらにメタノールで十分に洗浄した後、減
圧下に80℃で一夜乾燥した。生成物の収量は0.8g
で、収率は9%であった。
Thereafter, the tube was opened, methanol was added thereto, the polymer was separated by filtration, further thoroughly washed with methanol, and then dried under reduced pressure at 80 ° C. overnight. Product yield 0.8g
The yield was 9%.

【0053】この生成物を 1H−NMR、13C−NM
R、IR及び元素分析により分析したところ、ほぼ1:
1交互共重合体であることが確認された。このポリマー
のガラス転移温度は、123℃であった。またGPC
(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー、N,N−
ジメチルホルムアミド溶媒)によって分子量を測定した
ところ、得られたポリマーの分子量(MW )は7万であ
った。
The product was analyzed by 1 H-NMR, 13 C-NM
Approximately 1: when analyzed by R, IR and elemental analysis.
It was confirmed to be 1 alternating copolymer. The glass transition temperature of this polymer was 123 ° C. Also GPC
(Gel permeation chromatography, N, N-
When the molecular weight was measured with a dimethylformamide solvent), the molecular weight (M W ) of the obtained polymer was 70,000.

【0054】[0054]

【化12】 [Chemical 12]

【0055】メチルシアン化ビニリデン−メタクリル
酸メチル共重合体の加水分解 常法によって製造したメチルシアン化ビニリデン−メタ
クリル酸メチル共重合体10gをスルホラン500mlに
溶解し、トリフルオロ酢酸25mlと塩酸50mlの混合物
に懸濁させ、80℃で5時間撹拌した。
Hydrolysis of Vinylidene Methyl Cyanide-Methyl Methacrylate Copolymer 10 g of vinylidene cyanide-methyl methacrylate copolymer prepared by a conventional method is dissolved in 500 ml of sulfolane to prepare a mixture of 25 ml of trifluoroacetic acid and 50 ml of hydrochloric acid. And was stirred at 80 ° C. for 5 hours.

【0056】反応終了後、反応液を水中に投入すること
によって析出してきた加水分解物をろ別し、洗液が中性
になるまで水洗をくり返した。次に、70〜80℃で減
圧乾燥を行い、下記構造式で示される加水分解物6.9
gを白色パウダーとして得た。
After the reaction was completed, the hydrolyzate that had precipitated by pouring the reaction solution into water was filtered off, and washing with water was repeated until the washing solution became neutral. Next, it is dried under reduced pressure at 70 to 80 ° C. to give a hydrolyzate 6.9 represented by the following structural formula.
g was obtained as a white powder.

【0057】[0057]

【化13】 [Chemical 13]

【0058】得られた加水分解物の同定は、 1H−NM
R(400MHz 、DMSO−d6 )により行った。その
結果から、メタクリル酸メチル部分のエステル結合の加
水分解率が、85%であることが判明した。
The resulting hydrolyzate was identified by 1 H-NM.
R (400MHz, DMSO-d 6 ) was carried out by. From the result, it was found that the hydrolysis rate of the ester bond of the methyl methacrylate portion was 85%.

【0059】加水分解物への光官能基の導入 得られた加水分解物1gをスルホラン50mlに80℃で
溶解した。この混合物にシュウ酸クロリド2mlを加え、
数回トリチュレイトすることにより、過剰のシュウ酸ク
ロリドを除去した。これを再度スルホラン50mlに溶解
し、p−ニトロアニリン1gを加え、60℃で7時間加
熱撹拌し、側鎖にp−ニトロアニリンを導入したポリマ
ーを370mg得た。
Introduction of Photofunctional Group into Hydrolyzate 1 g of the obtained hydrolyzate was dissolved in 50 ml of sulfolane at 80 ° C. Add 2 ml of oxalic acid chloride to this mixture,
Excess oxalic chloride was removed by triturating several times. This was again dissolved in 50 ml of sulfolane, 1 g of p-nitroaniline was added, and the mixture was heated and stirred at 60 ° C. for 7 hours to obtain 370 mg of a polymer having p-nitroaniline introduced into its side chain.

【0060】このポリマーのガラス転移温度は、129
℃であった。また、GPC(ゲルパーミエーションクロ
マトグラフィー、N,N−ジメチルホルムアミド溶媒)
によって分子量を測定した結果、得られたポリマーの分
子量(MW )は8万であった。
The glass transition temperature of this polymer is 129.
It was ℃. Also, GPC (gel permeation chromatography, N, N-dimethylformamide solvent)
As a result of measuring the molecular weight by the method, the molecular weight (M W ) of the obtained polymer was 80,000.

【0061】得られたポリマーの 1H−NMRチャート
を図1に示す。その結果に基づいて決定したポリマーの
構造を下記に示す。
The 1 H-NMR chart of the obtained polymer is shown in FIG. The structure of the polymer determined based on the result is shown below.

【0062】[0062]

【化14】 [Chemical 14]

【0063】実施例2 p−ニトロアニリン1gに代えて4−(6−ヒドロキシ
ヘキシルオキシ)−4−ニトロビフェニル2gを用いた
ほかは、実施例1と同様にして下記構造式で示されるポ
リマーを410mg得た。
Example 2 A polymer represented by the following structural formula was prepared in the same manner as in Example 1 except that 2 g of 4- (6-hydroxyhexyloxy) -4-nitrobiphenyl was used in place of 1 g of p-nitroaniline. 410 mg was obtained.

【0064】このポリマーのガラス転移温度は、123
℃であった。 1H−NMRの結果に基づいて決定したポ
リマーの構造式を下記に示す。
The glass transition temperature of this polymer is 123.
It was ℃. The structural formula of the polymer determined based on the result of 1 H-NMR is shown below.

【0065】[0065]

【化15】 [Chemical 15]

【0066】実施例3 実施例1及び2で合成したポリマーをそれぞれジメチル
スルホキシドに溶解し、ネサガラス上にスピンコートし
た後、減圧乾燥して薄膜を得た。このスピンコート膜に
コロナ分極を行った。
Example 3 Each of the polymers synthesized in Examples 1 and 2 was dissolved in dimethyl sulfoxide, spin-coated on Nesa glass and dried under reduced pressure to obtain a thin film. Corona polarization was performed on this spin coat film.

【0067】このように分極処理したスピンコート膜に
ついて、Jerphagnonらの方法[J. Appl. Phys., 41, 19
67(1970)]に準拠し、二次非線形光学定数(d33)の測
定を行った。結果を表1に示す。
For the spin-coated film thus polarized, the method of Jerphagnon et al. [J. Appl. Phys., 41, 19]
67 (1970)], and the second-order nonlinear optical constant (d 33 ) was measured. The results are shown in Table 1.

【0068】[0068]

【表1】 [Table 1]

【0069】[0069]

【発明の効果】本発明の有機非線形光学材料は、非線形
光学効果が大きく、しかも成形加工性に優れているの
で、光波長変換素子、光シャッター、光偏光素子、光強
度、位相変調素子、高速光スイッチング素子等の光学材
料に有用であり、光通信、光情報処理、光加工の分野に
幅広く応用することができる。また、本発明の有機非線
形光学材料は、波長変換や電気光学効果ばかりでなく、
圧電、焦電効果においても優れているので、スピーカ、
ヘッドホン、超音波素子、衝撃センサ、加速度センサ等
の各種センサ及び赤外線センサ、防犯センサ、温度セン
サ、火災検知等の各種検知器に幅広く応用できる。
Industrial Applicability The organic nonlinear optical material of the present invention has a large nonlinear optical effect and is excellent in molding processability. Therefore, the optical wavelength conversion element, the optical shutter, the optical polarization element, the optical intensity, the phase modulation element, the high speed optical element. It is useful as an optical material such as an optical switching element, and can be widely applied to the fields of optical communication, optical information processing, and optical processing. Further, the organic nonlinear optical material of the present invention, not only wavelength conversion and electro-optical effect,
It is also excellent in piezoelectric and pyroelectric effects, so speakers,
It can be widely applied to various sensors such as headphones, ultrasonic elements, impact sensors, acceleration sensors, and various detectors such as infrared sensors, crime prevention sensors, temperature sensors, and fire detection.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1で得られたポリマーの 1H−NMRチ
ャートである。
FIG. 1 is a 1 H-NMR chart of the polymer obtained in Example 1.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記一般式(I)及び(II)で示される構
造単位からなり、単位(I)を5〜100モル%、単位
(II)を0〜95モル%含み、分子量が1万〜200万の
共重合体からなる有機非線形光学材料。 【化1】 (式(I)中、mは1〜10の整数を表し、nは0又は
1を表し、R1 はアルキル基又はフェニル基を表わし、
Xは−NR2 −又は−O−を表し、R2 及びR3はそれ
ぞれ水素原子、メチル基又はエチル基を表し、Aは−N
2 、−CN、−CF3 又は−SO2p2p+1を表
し、pは、1〜10の整数を表し、Yは 【化2】 を表し、R4 は水素又はAと同じものを表す) 【化3】 (式(II)中、Zは−COOR5 を表し、R5 は水素原子
又は低級アルキル基を表す)
1. A structural unit represented by the following general formulas (I) and (II), wherein 5 to 100 mol% of the unit (I) is a unit.
An organic nonlinear optical material comprising 0 to 95 mol% of (II) and a copolymer having a molecular weight of 10,000 to 2,000,000. [Chemical 1] (In the formula (I), m represents an integer of 1 to 10, n represents 0 or 1, R 1 represents an alkyl group or a phenyl group,
X is -NR 2 - or an -O-, R 2 and R 3 are each a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, A is -N
Represents O 2 , —CN, —CF 3 or —SO 2 C p H 2p + 1 , p represents an integer of 1 to 10, and Y represents And R 4 represents hydrogen or the same as A). (In the formula (II), Z represents —COOR 5 and R 5 represents a hydrogen atom or a lower alkyl group.)
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