Synthesis and photophysical properties of a poly(methyl methacrylate) polymer with carbazolyl side groups

The photophysical properties of solutions and films of poly(methyl methacrylate) (PMMA) containing 1.6 mol % of randomly distributed pendant ethyl carbazolyl groups have been studied under steady-state and time-resolved conditions. The polymer was prepared by esterification of poly(methyl methacrylate-co-methacrylic acid) by 9H-carbazole-9-ethanol. At room temperature, the steady-state fluorescence spectrum is attributed to isolated lumophores in solution, but is much more complex in films where emission is detected from isolated groups, ground-state dimers and excimers. At 77 K, emission from both solutions and films contains a component of phosphorescence whose wavelengths overlap fluorescence from excited ground-state dimers and excimers. From the temperature dependence of the steady-state emission spectra of the films, recorded from 30 to 410 K, several types of relaxation processes are identified at temperatures similar to those of unmodified PMMA. Data by differential scanning calorimetry (DSC), dynamic mechanical thermal analysis (DMTA) and fluorescence spectroscopy are compared. They include the γ-relaxations from motions of small segments of the chains at 120-130 K (by fluorescence spectroscopy), the β-relaxation from motions of lateral ester groups (by DMTA and fluorescence spectroscopy) at 310 K and α-relaxations (glass transition onset) at 380 K (by DSC and DMTA).As propriedades fotofísicas de um poli(metacrilato de metila) (PMMA) contendo 1,6 mol % de grupos etil-carbazolila aleatoriamente distribuídos pela cadeia, foram estudadas pelas técnicas de espectroscopia de fluorescência em condições fotoestacionárias e com resolução temporal. O material foi preparado a partir da esterificação do poli(metacrilato de metila- co-ácido metacrílico) com 9H-carbazolila-9-etanol. A temperatura ambiente, o espectro de fluorescência que se obtém para a amostra em solução é devido ao lumóforo isolado. Em filme, suas características espectroscópicas se tornam mais complexas, com contribuições do lumóforo isolado, dímeros formados no estado eletrônico fundamental e excímeros. A 77 K, a emissão obtida das amostras, tanto em filme quanto em solução, apresenta também a contribuição da fosforescência, que ocorre na mesma região espectral que a emissão de fluorescência dos agregados emissores. Os diversos tipos de relaxações mecânicas do polímero puderam ser observados através dos espectros de fluorescência do filme, obtidos na faixa de temperatura de 30 a 410 K e são similares àqueles relativos ao PMMA. Os dados obtidos por calorimetria diferencial de varredura (DSC) e análise térmica dinâmico-mecânica (DMTA) são comparados aos dados fornecidos pela espectroscopia de fluorescência e as temperaturas onde ocorrem estas relaxações puderam ser determinadas. Assim os processos da γ-relaxação, que é resultante de movimentos de pequenos segmentos de cadeia, ocorrem a 120-130 K (observados por espectroscopia de fluorescência), a β-relaxação, resultante dos movimentos de grupos éster laterais (observada por DMTA e espectroscopia de fluorescência), a 310 K e α-relaxação (temperatura de transição vítrea) ocorre a 380 K (observada por DSC e DMTA).14501461Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES