侧基结构和分子量对甲壳型液晶高分子相重入现象影响的研究

摘要

本论文从甲壳型液晶高分子(MJLCPs)的化学结构出发，通过改变柔性间隔基的长度，侧基体积的大小等，设计并合成具有不同柔性间隔基长度，不同侧基体积大小的MJLCPs，并用ATRP活性聚合方法成功合成一系列不同分子量的MJLCPs。通过研究侧基结构和分子量对MJLCPs相重入行为的影响，总结出“偶合作用”和“侧基之间相互作用”之间的竞争关系对MJLCPs的相行为和相结构变化的影响规律，从而为制备温度响应型智能高分子液晶材料提供理论指导。因此，论文的主要内容包括以下几个方面：
　　1.设计并合成一系列含有不同间隔基长度的甲壳型液晶高分子聚2，5-二[(三苯甲氧基-烷基)氧羰基]苯乙烯(Pv-m-Tr)。研究结果表明，间隔基长度(m)对这种含有大侧基的甲壳型液晶高分子的相行为和相结构有着重要的影响。随着间隔基长度的增长，聚合物Pv-m-Tr的玻璃化温度从116.7℃下降到11.5℃，形成的柱状向列相中柱子的直径由2.06nm增加到2.82nm。当间隔基长度m=2，4，6，8和10时，聚合物只能形成稳定的柱状向列相，当间隔基长度m=12时，聚合物能在低温形成重入各向同性相。
　　2.设计并合成两个系列含有不同间隔基长度，不同侧基大小的甲壳型液晶高分子聚2，5-二[(苄氧基-烷基)氧羰基]苯乙烯(Pv-m-Bn)(系列一)和聚2，5-二[(二苯甲氧基-烷基)氧羰基]苯乙烯(Pv-m-DPM)(系列二)。通过结合第二章中合成的侧基体积更大的聚合物Pv-m-Tr(系列三)，全面的研究侧基体积大小对甲壳型液晶高分子相重入行为的影响。研究结果表明，随着侧基体积的增大，出现相重入现象所需要的最小的间隔基长度逐步增长，其中系列一为m=4，系列二为m=8，系列三为m=12。说明甲壳型液晶高分子的相重入行为依赖于间隔基长度和侧基体积大小。
　　3.通过ATRP活性聚合的方法成功合成了一系列不同分子量的聚2，5-二[(二苯甲氧基-乙基)氧羰基]苯乙烯(Pv-2-DPMs)，且分子量分布在1.25以内。研究结果表明，当分子量低于1.73×104g/mol时，聚合物只能形成各向同性相；当分子量在3.40×104g/mol和8.48×104g/mol之间时，聚合物具有相重入现象，低温时形成各向同性相，高温时形成柱状向列相，并且相转变温度随着分子量的增大而逐渐减小，由224℃下降到137℃℃；当分子量高于9.71×104g/mol时，聚合物能形成稳定的柱状向列相。首次发现，在甲壳型液晶高分子体系中，随着分子量的增加，聚合物的相态结构经历从无定形态→各向同性重入相→稳定柱状相的变化过程。

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第1章 文献综述

1. 1 液晶

1. 2 侧链型液晶高分子概述

1. 3 侧链型液晶高分子中相重入现象的概述

1. 4 本论文研究的内容、目的和意义

第2章 间隔基长度对甲壳型液晶高分子相重入现象影响的研究

2. 1 引言

2. 2 实验部分

2. 3 结果与讨论

2. 4 本章小结

第3章 侧基体积大小对甲壳型液晶高分子相重入现象影响的研究

3. 1 引言

3. 2 实验部分

3. 3 结果与讨论

3. 4 本章小结

第4章 分子量对甲壳型液晶高分子相重入现象影响的研究

4. 1 引言

4. 2 实验部分

4. 3 结果与讨论

4. 4 本章小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

致谢

附录A 个人简介、攻读硕士学位期间发表的论文