基于苯并菲的侧链型液晶聚合物及嵌段共聚物的可控合成与液晶行为研究

摘要

本论文中，设计并成功制备了基于苯并菲盘状液晶的侧链型液晶聚合物PMPHT及其嵌段共聚物PS-b-PMPHT。详细研究了分子量对聚合物PMPHT液晶行为的影响，以及嵌段共聚物中PMPHT液晶链段在受限条件下对其液晶相行为的影响。论文主要包括以下几个方面：
　　1.合成了基于苯并菲盘状液晶基元的单体：甲基丙烯酸-[6-(3,6,7,10,11-五己氧基)苯并菲氧基]己酯(MPHT)，通过1H NMR、13C NMR对单体的分子结构进行了表征。采用原子转移自由基聚合(ATRP)成功将单体制备成一系列不同分子量的均聚物：聚甲基丙烯酸-[6-(3,6,7,10,11-五己氧基)苯并菲氧基]己酯(PMPHT)。通过1H NMR对聚合物的分子结构进行了表征，采用凝胶渗透色谱(GPC)对这一系列聚合物的分子量及分子量分布进行了考察，并采用热重分析仪(TGA)、示差扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)、一维广角X射线衍射仪(1D-WAXD)对其液晶行为进行了研究。研究结果表明：分子量对此类苯并菲侧链型液晶聚合物PMPHT的液晶行为有很大的影响。所有聚合物均能形成稳定的六方柱状相结构，随着分子量的增加，其相转变温度呈现出先增加后不变的现象。
　　2.采用ATRP法合成了聚苯乙烯类大分子引发剂PS-Br，并成功将聚苯乙烯链引入到聚合物PMPHT分子链中，制备了一系列不同分子量的嵌段共聚物：聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸-[6-(3,6,7,10,11-五己氧基)苯并菲氧基]己酯(PS-b-PMPHT)。通过1H NMR对嵌段共聚物的分子结构进行了表征，采用凝胶渗透色谱(GPC)对大分子引发剂和嵌段共聚物的分子量及分子量分布进行了考察，并采用热重分析仪(TGA)、示差扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)、一维广角X射线衍射仪(1D-WAXD)对其液晶相行为进行了研究。研究结果表明，嵌段共聚物中PMPHT液晶链段在受限条件下对其液晶相行为有很大的影响。在受限条件下，当PMPHT液晶链段含量较低时，嵌段共聚物PS-b-PMPHT不能够形成液晶相结构，随着PMPHT链段含量逐渐增加，虽然嵌段共聚物能够形成液晶相结构，为柱状向列相，但是与均聚物PMPHT相比，其液晶相的有序性和稳定性均有所降低。
　　通过以上研究表明，基于苯并菲盘状液晶基元的侧链型液晶聚合物PMPHT的液晶行为对分子量有一定的依赖性，嵌段共聚物中PMPHT液晶链段在受限条件下对其液晶相行为有很大的影响。

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第1章 绪论

1.1 液晶

1.1.1 液晶的概述

1.1.2 液晶的分类

1.1.3 液晶高分子的表征与研究

1.2 盘状液晶

1.2.1 盘状液晶的概述

1.2.2 盘状液晶的分类

1.3 苯并菲盘状液晶聚合物

1.3.1 苯并菲侧链型液晶聚合物

1.3.2 苯并菲主链型液晶聚合物

1.3.3 苯并菲超支化液晶聚合物

1.3.4 苯并菲液晶弹性体

1.3.5 苯并菲液晶光学补偿膜

1.4 活性可控自由基聚合

1.4.1 氮氧稳定自由基聚合

1.4.2 引发转移终止剂(Iniferter)自由基聚合

1.4.3 可逆加成-断裂链转移(RAFT)自由基聚合

1.4.4 原子转移自由基聚合(ATRP)

1.5 本论文课题的提出

第2章 分子量对苯并菲侧链型液晶聚合物PMPHT液晶行为的影响研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 试剂部分

2.2.2 仪器和测试

2.2.3 溴化亚铜的制备

2.2.4 单体MPHT的制备

2.2.5 聚合物PMPHT的合成

2.3 结果与讨论

2.3.1 单体MPHT及聚合物PMPHT的结构表征

2.3.2 单体MPHT的液晶行为研究

2.3.3 聚合物PMPHT的液晶行为研究

2.4 本章小结

第3章 苯并菲侧链型液晶嵌段共聚物PS-b-PMPHT液晶行为研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 试剂部分

3.2.2 仪器和测试

3.2.3 大分子引发剂PS-Br的制备

3.2.4 嵌段共聚物PS-b-PMPHT的合成

3.3 结果与讨论

3.3.1 大分子引发剂PS-Br及嵌段共聚物PS-b-PMPHT的结构表征

3.3.2 嵌段共聚物PS-b-PMPHT的液晶行为研究

3.4 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢