Síntese de monômeros e copolímeros para aplicação em dispositivos ópticos

Abstract

Novos copolímeros estirênicos fluorescentes com corantes 2-[(5’-N-acriloil)-2’- hidroxifenil] benzoxazola ou 2-[(5’-N-acriloil)-2’-hidroxifenil] benzotiazola foram sintetizados via radical livre. Os copolímeros obtidos, em massa, foram caracterizados por cromatografia de exclusão de tamanho (SEC), análise térmica (DSC, TGA) e espectrometria de UV-Vis e de fluorescência. As temperaturas de transição vítrea dos copolímeros fluorescentes foram similares à do homopolímero poli (estireno) e suas massas molares médias foram menores devido ao efeito de transferência de cadeia causado pelo corante benzazólico. Os valores máximos dos comprimentos de onda de emissão dos copolímeros em estado sólido ou em solução de clorofórmio foram semelhantes entre si. Os deslocamentos de Stokes apresentados pelos copolímeros estão de acordo com aqueles fluoróforos que emitem fluorescência pelo mecanismo de transferência protônica intramolecular no estado excitado (ESIPT). Também foram sintetizados, via radical livre, novos copolímeros estirênicos ou metacrílicos com novos corantes N-acriloil p-nitroanilina ou N-dietil metilenomalonato p-nitroanilina e suas propriedades térmicas e ópticas foram avaliadas. As temperaturas de transição vítrea dos copolímeros obtidos foram similares à dos respectivos homopolímeros. Foram feitos filmes finos, produzidos pela técnica de spin coating, e neles avaliado o índice de refração e o coeficiente de absorção intrínseca sendo que, os copolímeros e seus respectivos homopolímeros não apresentaram diferenças, entre si, nessas propriedades. Além disso, o homopolímero poli (estireno) foi dopado com os corantes N-acriloil p-nitroanilina ou N-dietil metilenomalonato p-nitroanilina a fim de investigar as mudanças nas suas propriedades térmicas e ópticas. As temperaturas de transição vítrea das misturas foram menores que a do poli (estireno). Os valores de índice de refração foram maiores nas misturas, na faixa de comprimento de onda analisada. Por fim, foi feito um estudo das propriedades óptica lineares do polímero comercial poli (N-vinil carbazola) e foram relacionadas com sua estrutura. Quanto maior a massa molar do polímero, mais os segmentos de molécula carbazola tendem a se orientar no sentido perpendicular ao plano do filme. Foi ainda avaliada, na poli (N-vinil carbazola), a influência de diferentes espessuras dos seus filmes,produzidos pela técnica de spin coating, no seu índice de refração e na sua birrefringência. Filmes produzidos com diferentes espessuras não apresentaram diferenças em seus valores de índices de refração ou birrefringência.

Novel green fluorescent copolymers of styrene and 2-[(5’-N-acryloyl)-2’- hydroxyphenyl] benzoxazole or 2-[(5’-N-acryloyl)-2’-hydroxyphenyl] benzothiazole were synthesized by radical polymerization. The copolymers were characterized by size exclusion chromatography (SEC), thermal analyses (DSC, TGA), UV-Vis and fluorescence spectrophotometry. The glass transition temperatures of the fluorescent copolymers were similar to that of the parent polystyrene (PS) and the average molecular weight was lower due to the chain transfer effect of the benzazole dyes. The maximum fluorescence emission wavelength of the copolymers in the solid state or in chloroform solution accessed by fluorescence spectrophotometry was also similar and the Stokes shift of the styrene-benzoxazole or -benzothiazole copolymers was similar to those presented by fluorochromes that exhibit an excited state intramolecular proton transfer (ESIPT) mechanism. New copolymers of styrene with N-acryloyl p-nitroaniline or N-diethyl methylenemalonate p-nitroaniline new chromophores were synthesized and their thermal and optical properties were evaluated for application as a waveguide. The refractive index profile, into the thin films produced by spin coating method, was evaluated. The TE wave of probing radiation (with the electric vector parallel to the waveguide film) and TM wave (with the electric vector virtually perpendicular to the waveguide film) were investigated using the measured mode spectrum.Furthermore, poly (styrene) was doped with these p-nitroanilines derivatives in order to relate their optical properties with theier amount into the matrix. Finally, it was related the structure of the polymer commercial poly (N-vinyl carbazole) with its linear optical properties. Furthermore, it was evaluated the influence of its films thicknesses, produced by spin coating method, on the refractive index of it.