聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸苄酯共聚物光波导及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸苄酯共聚物光波导的制备方法，所述聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸苄酯共聚物是在紫外光照下通过光引发的自由基聚合方法制得。使用该材料通过光漂白法制得的光波导，制作过程简单、可控、廉价、快速，可实现光波导的批量生产；与聚甲基苯基硅烷光波导相比，由于在高分子主链中引入了光学吸收较低的单体，此类光波导具有更低的光学传输损耗。
【专利说明】
聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸苄酯共聚 物光波导及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及高分子光波导领域，具体涉及聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸甲酯/聚 甲基丙烯酸苄酯共聚物光波导及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着信息时代要求的不断提升，人们对带宽的要求与日倶增，一场基于光电子技 术的革新已悄然兴起。作为光电子技术中光信号传输的重要手段，光波导技术利用全反射 原理，将光束局限在低折射率物质包围的光波导结构中实现导光，此类集成在平面光学回 路中的导波结构被称为光波导，在光纤通信与光互连领域有着广泛的应用。
[0003] 目前光纤通信对网络的"全光化"已推进到接入网领域。接入网与主干网不同，呈 现出"毛细血管状"的拓扑分布，需要使用大量廉价、可靠的分路合路光波导器件。而在主干 网中使用的光波导器件多基于石英材料光波导，其制作工艺中需要通过1000 °c以上的气 相沉积法成膜，制作成本高、能耗高、且与印刷电路板的制作工艺不相容，严重限制了石英 材料光波导在接入网与光互连领域的推广。
[0004] 高分子光波导可使用旋涂法成膜，避免了 HKKTC以上高温，与印刷电路板的制作 过程具有兼容性;高分子材料的折射率由单位体积内的单体单元个数和分子极化率决定， 可通过多种物化手段形成芯层与包层间的折射率差，从而实现光波导结构，是以低成本制 作光波导器件的理想材料。
[0005] 光漂白法作为高分子光波导制作的方法之一，利用材料自身的光致折变性质，通 过紫外光照在高分子薄膜中实现光波导结构，整个过程在常温下完成，工艺简单、廉价、快 速，可批量生产。
[0006] 聚硅烷材料是适用于光漂白法制作光波导的高分子材料，其光致折变性质归因于 紫外光照下聚硅烷主链的光氧化过程。虽然聚硅烷具有良好的非线性光学性质和耐热性， 但光学传输损耗较高的缺陷限制了此类光波导材料的应用。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸苄 酯共聚物光波导的制备方法，以解决传统聚硅烷光波导传输损耗较大的问题。
[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是通过光引发的自由基聚合反应形式， 将聚甲基苯基硅烷与甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸苄酯单体嵌段共聚形成共聚物，使用光 漂白法制备此类共聚物的光波导。
[0009] 本发明提供的聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸苄酯共聚物，其 重复单元结构如下：
为聚甲基苯基硅烷与聚甲基内烯酸甲酯、聚甲基内烯酸予酯的共聚物，分子量为 10000-20000,此类聚硅烷嵌段共聚物保留了聚硅烷嵌段的光致折变效应，在保证嵌段之间 无相分离的前提下，通过与甲基丙烯酸酯类单体的嵌段共聚，解决了传统聚硅烷材料作为 光波导材料的不足与弊端。
[0010] 本发明聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸苄酯共聚物光波导的 制备方法步骤如下：以下均以质量份表示 (1) 将3份聚甲基苯基硅烷固体溶解于7份苯甲醚溶剂中，再陆续加入1-4份甲基丙烯 酸甲酯和1-4份甲基丙烯酸苄酯单体制成混合溶液，在室温下搅拌至均匀； (2) 在室温氮气环境下，对混合溶液实施紫外光照； (3) 光照完成后，向混合溶液中加入20份异丙醇，产生白色沉淀，抽滤后得到的滤饼用 异丙醇洗涤，再经真空干燥后得到聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸苄酯 共聚物； (4) 将共聚物3份溶解于7份苯甲醚溶剂中充分搅拌，再通过针筒过滤器过滤后滴加在 玻璃基板表面，旋涂后蒸除苯甲醚溶剂，在玻璃基板表面形成共聚物薄膜； (5) 在共聚物薄膜上覆盖条形掩膜板，经紫外光照在共聚物薄膜内形成光波导结构。
[0011] 本发明具有如下优点： (1) 聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸苄酯共聚物材料保留了聚硅 烷嵌段，可使用光漂白法制备光波导，整个制作过程简单、可控、廉价、快速，可实现光波导 的批量生产。
[0012] (2)与聚甲基苯基硅烷相比，本发明采用甲基丙烯酸酯类单体与聚甲基苯基硅烷 嵌段共聚，由于在分子主链中引入了光学吸收较低的单体，其光波导具有更低的光学传输 损耗。
【具体实施方式】
[0013] 以下通过实施例对本发明进行详细描述。
[0014] 实施例1 (1)将0.3 g聚甲基苯基硅烷固体溶解于0.7 g苯甲醚溶剂中，再陆续加入0.2 g甲基 丙烯酸甲酯和0.3 g甲基丙烯酸苄酯单体制成混合溶液，在室温下搅拌至均匀； (2) 在室温氮气环境下，对混合溶液实施紫外光照； (3) 光照完成后，向混合溶液中加入2 g异丙醇，产生白色沉淀，抽滤后得到的滤饼用 异丙醇洗涤2次，再经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 苄酯共聚物； (4) 将共聚物0.3 g溶解于0.7 g苯甲醚溶剂中充分搅拌，再通过针筒过滤器过滤后滴 加在玻璃基板表面，以2200转/分钟的速度旋涂后，蒸除苯甲醚溶剂，在玻璃基板表面形成 共聚物薄膜； (5) 在共聚物薄膜上覆盖20微米宽的条形掩膜板，经紫外光照在共聚物薄膜内形成光 波导结构。
[0015] 将上述制备好的光波导使用截断法进行通光检测。光波导在通信波长850 nm的光 学传输损耗为0.6 dB/cm，在通信波长1310 nm的光学传输损耗为0.8 dB/cm，在通信波长 1550 nm的光学传输损耗为1.0 dB/cm。
[0016] 实施例2 (1)将0.3 g聚甲基苯基硅烷固体溶解于0.7 g苯甲醚溶剂中，再加入0.3 g甲基丙烯 酸甲酯和0.1 g甲基丙烯酸苄酯单体制成混合溶液，在室温下搅拌至均匀； (2) 在室温氮气环境下，对混合溶液实施紫外光照； (3) 光照完成后，向混合溶液中加入2 g异丙醇，产生白色沉淀，抽滤后得到的滤饼用 异丙醇洗涤2次，再经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 苄酯共聚物； (4) 将共聚物0.3 g溶解于0.7 g苯甲醚溶剂中充分搅拌，再通过针筒过滤器过滤后滴 加在玻璃基板表面，以2000转/分钟的速度旋涂后，蒸除苯甲醚溶剂，在玻璃基板表面形成 共聚物薄膜； (5) 在共聚物薄膜上覆盖20微米宽的条形掩膜板，经紫外光照在共聚物薄膜内形成光 波导结构。
[0017] 将上述制备好的光波导使用截断法进行通光检测。光波导在通信波长850 nm的光 学传输损耗为0.7 dB/cm，在通信波长1310 nm的光学传输损耗为1.0 dB/cm，在通信波长 1550 nm的光学传输损耗为1.1 dB/cm。
[0018] 实施例3 (1)将0.3 g聚甲基苯基硅烷固体溶解于0.7 g苯甲醚溶剂中，再陆续加入0.1 g甲基 丙烯酸甲酯和0.3 g甲基丙烯酸苄酯单体制成混合溶液，在室温下搅拌至均匀； (2) 在室温氮气环境下，对混合溶液实施紫外光照； (3) 光照完成后，向混合溶液中加入2 g异丙醇，产生白色沉淀，抽滤后得到的滤饼用 异丙醇洗涤2次，再经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 苄酯共聚物； (4) 将共聚物0.3 g溶解于0.7 g苯甲醚溶剂中充分搅拌，再通过针筒过滤器过滤后滴 加在玻璃基板表面，以2400转/分钟的速度旋涂后，蒸除苯甲醚溶剂，在玻璃基板表面形成 共聚物薄膜； (5) 在共聚物薄膜上覆盖20微米宽的条形掩膜板，经紫外光照在共聚物薄膜内形成光 波导结构。
[0019] 将上述制备好的光波导使用截断法进行通光检测。光波导在通信波长850 nm的光 学传输损耗为0.6 dB/cm，在通信波长1310 nm的光学传输损耗为0.8 dB/cm，在通信波长 1550 nm的光学传输损耗为0.9 dB/cm。
[0020]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸苄酯共聚物光波导，可通过光漂 白法制备，比聚甲基苯基硅烷光波导具有更低的光学传输损耗。2. 权利1所述的聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸苄酯共聚物光波导 的制备方法，包括以下步骤： (1) 将聚甲基苯基硅烷固体溶解于有机溶剂中，再陆续加入甲基丙烯酸甲酯和甲基丙 烯酸苄酯单体制成混合溶液，在室温下充分搅拌至均匀； (2) 在室温氮气环境下，对混合溶液实施紫外光照； (3) 光照完成后，向混合溶液中加入异丙醇，产生沉淀，抽滤后得到的滤饼用异丙醇洗 涤，再经真空干燥后得到聚甲基苯基硅烷/聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸苄酯共聚物； (4) 将共聚物溶解在有机溶剂中充分搅拌，再通过针筒过滤器过滤后滴加在玻璃基板 表面，旋涂后蒸除有机溶剂，在玻璃基板表面形成共聚物薄膜； (5) 在共聚物薄膜上覆盖条形掩膜板，经紫外光照在共聚物薄膜内形成光波导结构。
【文档编号】C08F220/14GK105859989SQ201610225989
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月13日
【发明人】何磊, 黄秋月, 冯良东
【申请人】淮阴工学院