Дисертаційна робота присвячена створенню сітчастих епоксидних полімерних нанокомпозитів з нелінійно оптичними (НЛО) властивостями на основі дигліцидилового етеру бісфенолу А, наповненого хромофорами флавонольного типу. Досліджено закономірності впливу оптичних, термічних, морфологічних властивостей на нелінійно-оптичні параметри наповнених епоксидних полімерних нанокомпозитів і встановлено оптимальну концентрацію наповнювача, за якої не відбувається зниження НЛО активності таких матеріалів.
У дисертаційній роботі вперше були отриманні полімерні матеріали з високою нелінійно-оптичною активністю на основі епоксидного полімеру, наповненого природними флавонолами (кверцетин, фізетин), а також хімічно модифікованим природним флавонолом (сульфокверцетином).
За допомогою УФ- і видимої спектроскопії виявлено, що молекули наповнювачів, за умов одержання полімерного композиту молекули існують принаймні у двох формах: нейтральній та аніонній. Кількісний перерозподіл між цими двома формами з підвищенням концентрації хромофору в полімерній матриці призводить до утворення асоціатів з різною полярністю, що обумовлює різну спектральну поведінку полімерних нанокомпозитів. Встановлено, що при вмісті хромофору більше чим 20 мас. %, утворені його молекулами асоціати перешкоджають орієнтації молекул наповнювача в електричному полі коронного розряду.
Виконані квантово-хімічні розрахунки молекулярної гіперполяризовності (β) різних хромофорів флаванольного показали, що найбільше значення цього параметру має 3,5,7,3/,4/-пентагідроксифлавон(кверцетин, β=3.03 ×10-40). Тому, з метою підвищення НЛО активності наповнювача у роботі був розроблений режим хімічного модифікування саме 3,5,7,3/,4/-пентагідроксифлавон за рахунок введення до його хімічної структури сульфогрупи, яка за своєю природою є акцептором Гідрогену, а отже, буде сприятиме збільшенню нецентросиметрії молекули наповнювача і таким чином буде сприяти збільшенню НЛО активності хромофору на молекулярному рівні. Методами ІЧ-спектроскопії 1Н та 13С ЯМР спектроскопії доведено, що модифікування вихідного хромофору відбулось в положення С8 молекули 3,5,7,3/,4/-пентагідроксифлавону та було отримано 3,5,7,3/,4/-пентагідроксифлавон-8-сульфонову кислоту.
Було встановлено, що за рахунок хімічного модифікування 3,5,7,3/,4/-пентагідроксифлавону шляхом введення сульфогрупи в положення С8 даного хромофору, молекули наповнювача існують у вигляді іонної форми. Вперше показано, що таке хімічне модифікування кверцетину приводить до збільшення гіперполяризовності хромофору, а отже в свою чергу і макроскопічних НЛО властивостей полімерних матеріалів, за рахунок асоціації іонів наповнювача.
Встановлена залежність макроскопічної поляризовності другого порядку (χ(2)) полімерних нанокомпозитів із 3,5,7,3/,4/-пентагідроксифлавону і 3,5,7,3/,4/-пентагідроксифлавон-8-сульфонової кислоти від концентрації наповнювача. Показало, що така залежність для полімерних нанокомпозитів із 3,5,7,3/,4/-пентагідроксифлавону має екстремальний характер. Тобто за концентрації наповнювача 30 мас.% значення χ(2) максимальне. Збільшення концентрації хромофору призводить до зменшення значень параметру χ(2). З іншого боку, збільшення концентрації 3,5,7,3/,4/-пентагідроксифлавон-8-сульфонової кислоти (до 50 мас.%) в полімерній матриці приводить до збільшення значення χ(2). Цей факт свідчить про те, що збільшення розмірів асоціатів іонних хромофорів, більш сприяє дипольній орієнтації під впливом поляризації під впливом струму коронного розряду, ніж молекул хромофорів у нейтральній формі.
Також досліджено вплив концентрації даних хромофорів в полімерній матриці на такі властивості, як: спектральні, теплофізичні, структурні властивості, а також дослідження певних експлуатаційних властивостей, які є визначальними для матеріалів, що використовуються у фотоніці та оптоелектроніці.
Проведені дослідження дають перспективу ефективного використання епоксидних полімерів наповнених хромофорами флаванольного типу у різноманітних застосуваннях у фотоніці та оптоелектроніці.
Ключові слова: епоксидний полімер, флаванол, нелінійно-оптична активність, полімерний композитний матеріал, фотостійкість.
