聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸芐酯共聚物光波導及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸芐酯共聚物光波導的制備方法，所述聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸芐酯共聚物是在紫外光照下通過光引發(fā)的自由基聚合方法制得。使用該材料通過光漂白法制得的光波導，制作過程簡單、可控、廉價、快速，可實現(xiàn)光波導的批量生產(chǎn)；與聚甲基苯基硅烷光波導相比，由于在高分子主鏈中引入了光學吸收較低的單體，此類光波導具有更低的光學傳輸損耗。
【專利說明】
聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸芐酯共聚 物光波導及其制備方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及高分子光波導領域，具體涉及聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸甲酯/聚 甲基丙烯酸芐酯共聚物光波導及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著信息時代要求的不斷提升，人們對帶寬的要求與日倶增，一場基于光電子技 術的革新已悄然興起。作為光電子技術中光信號傳輸?shù)闹匾侄?，光波導技術利用全反射 原理，將光束局限在低折射率物質(zhì)包圍的光波導結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)導光，此類集成在平面光學回 路中的導波結(jié)構(gòu)被稱為光波導，在光纖通信與光互連領域有著廣泛的應用。
[0003] 目前光纖通信對網(wǎng)絡的"全光化"已推進到接入網(wǎng)領域。接入網(wǎng)與主干網(wǎng)不同，呈 現(xiàn)出"毛細血管狀"的拓撲分布，需要使用大量廉價、可靠的分路合路光波導器件。而在主干 網(wǎng)中使用的光波導器件多基于石英材料光波導，其制作工藝中需要通過1000 °c以上的氣 相沉積法成膜，制作成本高、能耗高、且與印刷電路板的制作工藝不相容，嚴重限制了石英 材料光波導在接入網(wǎng)與光互連領域的推廣。
[0004] 高分子光波導可使用旋涂法成膜，避免了 HKKTC以上高溫，與印刷電路板的制作 過程具有兼容性;高分子材料的折射率由單位體積內(nèi)的單體單元個數(shù)和分子極化率決定， 可通過多種物化手段形成芯層與包層間的折射率差，從而實現(xiàn)光波導結(jié)構(gòu)，是以低成本制 作光波導器件的理想材料。
[0005] 光漂白法作為高分子光波導制作的方法之一，利用材料自身的光致折變性質(zhì)，通 過紫外光照在高分子薄膜中實現(xiàn)光波導結(jié)構(gòu)，整個過程在常溫下完成，工藝簡單、廉價、快 速，可批量生產(chǎn)。
[0006] 聚硅烷材料是適用于光漂白法制作光波導的高分子材料，其光致折變性質(zhì)歸因于 紫外光照下聚硅烷主鏈的光氧化過程。雖然聚硅烷具有良好的非線性光學性質(zhì)和耐熱性， 但光學傳輸損耗較高的缺陷限制了此類光波導材料的應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸芐 酯共聚物光波導的制備方法，以解決傳統(tǒng)聚硅烷光波導傳輸損耗較大的問題。
[0008] 本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是通過光引發(fā)的自由基聚合反應形式， 將聚甲基苯基硅烷與甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸芐酯單體嵌段共聚形成共聚物，使用光 漂白法制備此類共聚物的光波導。
[0009] 本發(fā)明提供的聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸芐酯共聚物，其 重復單元結(jié)構(gòu)如下：
為聚甲基苯基硅烷與聚甲基內(nèi)烯酸甲酯、聚甲基內(nèi)烯酸予酯的共聚物，分子量為 10000-20000,此類聚硅烷嵌段共聚物保留了聚硅烷嵌段的光致折變效應，在保證嵌段之間 無相分離的前提下，通過與甲基丙烯酸酯類單體的嵌段共聚，解決了傳統(tǒng)聚硅烷材料作為 光波導材料的不足與弊端。
[0010] 本發(fā)明聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸芐酯共聚物光波導的 制備方法步驟如下：以下均以質(zhì)量份表示 (1) 將3份聚甲基苯基硅烷固體溶解于7份苯甲醚溶劑中，再陸續(xù)加入1-4份甲基丙烯 酸甲酯和1-4份甲基丙烯酸芐酯單體制成混合溶液，在室溫下攪拌至均勻； (2) 在室溫氮氣環(huán)境下，對混合溶液實施紫外光照； (3) 光照完成后，向混合溶液中加入20份異丙醇，產(chǎn)生白色沉淀，抽濾后得到的濾餅用 異丙醇洗滌，再經(jīng)真空干燥后得到聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸芐酯 共聚物； (4) 將共聚物3份溶解于7份苯甲醚溶劑中充分攪拌，再通過針筒過濾器過濾后滴加在 玻璃基板表面，旋涂后蒸除苯甲醚溶劑，在玻璃基板表面形成共聚物薄膜； (5) 在共聚物薄膜上覆蓋條形掩膜板，經(jīng)紫外光照在共聚物薄膜內(nèi)形成光波導結(jié)構(gòu)。
[0011] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點： (1) 聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸芐酯共聚物材料保留了聚硅 烷嵌段，可使用光漂白法制備光波導，整個制作過程簡單、可控、廉價、快速，可實現(xiàn)光波導 的批量生產(chǎn)。
[0012] (2)與聚甲基苯基硅烷相比，本發(fā)明采用甲基丙烯酸酯類單體與聚甲基苯基硅烷 嵌段共聚，由于在分子主鏈中引入了光學吸收較低的單體，其光波導具有更低的光學傳輸 損耗。
【具體實施方式】
[0013] 以下通過實施例對本發(fā)明進行詳細描述。
[0014] 實施例1 (1)將0.3 g聚甲基苯基硅烷固體溶解于0.7 g苯甲醚溶劑中，再陸續(xù)加入0.2 g甲基 丙烯酸甲酯和0.3 g甲基丙烯酸芐酯單體制成混合溶液，在室溫下攪拌至均勻； (2) 在室溫氮氣環(huán)境下，對混合溶液實施紫外光照； (3) 光照完成后，向混合溶液中加入2 g異丙醇，產(chǎn)生白色沉淀，抽濾后得到的濾餅用 異丙醇洗滌2次，再經(jīng)真空干燥后得到聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸 芐酯共聚物； (4) 將共聚物0.3 g溶解于0.7 g苯甲醚溶劑中充分攪拌，再通過針筒過濾器過濾后滴 加在玻璃基板表面，以2200轉(zhuǎn)/分鐘的速度旋涂后，蒸除苯甲醚溶劑，在玻璃基板表面形成 共聚物薄膜； (5) 在共聚物薄膜上覆蓋20微米寬的條形掩膜板，經(jīng)紫外光照在共聚物薄膜內(nèi)形成光 波導結(jié)構(gòu)。
[0015] 將上述制備好的光波導使用截斷法進行通光檢測。光波導在通信波長850 nm的光 學傳輸損耗為0.6 dB/cm，在通信波長1310 nm的光學傳輸損耗為0.8 dB/cm，在通信波長 1550 nm的光學傳輸損耗為1.0 dB/cm。
[0016] 實施例2 (1)將0.3 g聚甲基苯基硅烷固體溶解于0.7 g苯甲醚溶劑中，再加入0.3 g甲基丙烯 酸甲酯和0.1 g甲基丙烯酸芐酯單體制成混合溶液，在室溫下攪拌至均勻； (2) 在室溫氮氣環(huán)境下，對混合溶液實施紫外光照； (3) 光照完成后，向混合溶液中加入2 g異丙醇，產(chǎn)生白色沉淀，抽濾后得到的濾餅用 異丙醇洗滌2次，再經(jīng)真空干燥后得到聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸 芐酯共聚物； (4) 將共聚物0.3 g溶解于0.7 g苯甲醚溶劑中充分攪拌，再通過針筒過濾器過濾后滴 加在玻璃基板表面，以2000轉(zhuǎn)/分鐘的速度旋涂后，蒸除苯甲醚溶劑，在玻璃基板表面形成 共聚物薄膜； (5) 在共聚物薄膜上覆蓋20微米寬的條形掩膜板，經(jīng)紫外光照在共聚物薄膜內(nèi)形成光 波導結(jié)構(gòu)。
[0017] 將上述制備好的光波導使用截斷法進行通光檢測。光波導在通信波長850 nm的光 學傳輸損耗為0.7 dB/cm，在通信波長1310 nm的光學傳輸損耗為1.0 dB/cm，在通信波長 1550 nm的光學傳輸損耗為1.1 dB/cm。
[0018] 實施例3 (1)將0.3 g聚甲基苯基硅烷固體溶解于0.7 g苯甲醚溶劑中，再陸續(xù)加入0.1 g甲基 丙烯酸甲酯和0.3 g甲基丙烯酸芐酯單體制成混合溶液，在室溫下攪拌至均勻； (2) 在室溫氮氣環(huán)境下，對混合溶液實施紫外光照； (3) 光照完成后，向混合溶液中加入2 g異丙醇，產(chǎn)生白色沉淀，抽濾后得到的濾餅用 異丙醇洗滌2次，再經(jīng)真空干燥后得到聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸 芐酯共聚物； (4) 將共聚物0.3 g溶解于0.7 g苯甲醚溶劑中充分攪拌，再通過針筒過濾器過濾后滴 加在玻璃基板表面，以2400轉(zhuǎn)/分鐘的速度旋涂后，蒸除苯甲醚溶劑，在玻璃基板表面形成 共聚物薄膜； (5) 在共聚物薄膜上覆蓋20微米寬的條形掩膜板，經(jīng)紫外光照在共聚物薄膜內(nèi)形成光 波導結(jié)構(gòu)。
[0019] 將上述制備好的光波導使用截斷法進行通光檢測。光波導在通信波長850 nm的光 學傳輸損耗為0.6 dB/cm，在通信波長1310 nm的光學傳輸損耗為0.8 dB/cm，在通信波長 1550 nm的光學傳輸損耗為0.9 dB/cm。
[0020]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1. 聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸芐酯共聚物光波導，可通過光漂 白法制備，比聚甲基苯基硅烷光波導具有更低的光學傳輸損耗。2. 權利1所述的聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸芐酯共聚物光波導 的制備方法，包括以下步驟： (1) 將聚甲基苯基硅烷固體溶解于有機溶劑中，再陸續(xù)加入甲基丙烯酸甲酯和甲基丙 烯酸芐酯單體制成混合溶液，在室溫下充分攪拌至均勻； (2) 在室溫氮氣環(huán)境下，對混合溶液實施紫外光照； (3) 光照完成后，向混合溶液中加入異丙醇，產(chǎn)生沉淀，抽濾后得到的濾餅用異丙醇洗 滌，再經(jīng)真空干燥后得到聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸芐酯共聚物； (4) 將共聚物溶解在有機溶劑中充分攪拌，再通過針筒過濾器過濾后滴加在玻璃基板 表面，旋涂后蒸除有機溶劑，在玻璃基板表面形成共聚物薄膜； (5) 在共聚物薄膜上覆蓋條形掩膜板，經(jīng)紫外光照在共聚物薄膜內(nèi)形成光波導結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】C08F220/14GK105859989SQ201610225989
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月13日
【發(fā)明人】何磊, 黃秋月, 馮良東
【申請人】淮陰工學院