手性偶氮液晶弹性体的合成与性能表征

摘要

偶氮液晶高分子是指在一定条件下能以液晶态存在的高分子，它兼有偶氮液晶分子的取向序和位置序及高分子化合物的特性。而偶氮液晶弹性体除具有偶氮液晶优异的光学性质外，还具有网络高分子优良的机械性能、热力学和化学稳定性，是目前液晶高分子研究领域中的前沿课题，而且在光学和光电学等领域具有潜在的应用前景，因此对偶氮液晶弹性体的研究，具有重要的理论意义。目前，有关偶氮液晶弹性体的研究报道较多，但侧链型聚硅氧烷类偶氮液晶弹性体很少，因此，本论文所开展的侧链型聚硅氧烷类偶氮液晶弹性体的研究不仅丰富了液晶高分子的内容，而且为设计和合成具有特定光学性能的偶氮液晶网络高分子提供了新的思路和一定的理论依据。 本工作合成了胆甾单体(M)、单酚(N)、偶氮单体(L)和偶氮交联剂(J);然后将手性单体M、单酚N与PMHS接枝共聚，合成了P1系列侧链液晶聚合物前体;利用己二酰氯将P1-5和P1-7侧链液晶聚合物前体进行交联，合成了P2和P3系列偶氮液晶弹性体;再利用偶氮非液晶交联剂L将P1系列侧链液晶聚合物前体进行交联，合成了P4系列偶氮液晶弹性体;并通过FT-IR对其进行了表征，表明结构均符合分子设计。 由DSC曲线知，单体M和L的升降温曲线都出现明显相应的熔点和清亮点。前体聚合物P1、偶氮液晶弹性体P2、P3系列的升温曲线大多出现明显玻璃化转变温度、熔点，说明P1、P2、P3系列都属于半结晶型聚合物。随着组分的变化，P1系列的Tg先逐渐升高再降低，Ti逐渐降低;P2系列的Tg逐渐升高，Ti逐渐升高;P3系列的Tg逐渐升高，Ti逐渐升高;P4系列的Tg呈现先降低后升高的趋势，Ti呈现先降低后升高的趋势。 通过POM测得，两个液晶单体都具有明显的特征织构，其中M为胆甾型液晶单体，L为向列型液晶单体。四个系列均具有较宽的液晶相温度范围和特殊的彩色织构，都是在升降温时具有热致互变性的液晶聚合物。在前体聚合物P1系列中，聚合物呈现出彩色的Grand-jean织构，而且P1-1和P1-2由于M单体的含量较高，有油丝织构出现，因此，P1-1～P1-7为胆甾液晶聚合物;偶氮液晶弹性体P2、P3和P4系列按压下均能看到明显的鲜艳的彩色织构，随着偶氮单体L含量的增加，红色逐渐占主导地位，属胆甾型液晶。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1．1液晶及其发展

1．1．2液晶的分类

1．1．3液晶分子的化学结构与要求

1．1．4液晶的研究领域

1．1．5液晶的表征

1．1．6液晶的织构

1．2液晶高分子

1．2．1液晶高分子的定义

1．2．2液晶高分子的发展

1．2．3液晶高分子的应用

1．3偶氮类液晶高分子

1．3．1含偶氮基团的侧链液晶高分子

1．3．2含偶氮基团的侧链液晶高分子的制备

1．3．3偶氮类液晶高分子的应用前景

1．4液晶弹性体

1．4．1液晶弹性体的介绍

1．4．2热致形变液晶弹性体

1．4．2电致形变液晶弹性体

1．4．3化学刺激导致形变的液晶弹性体

1．4．4光致形变液晶弹性体

1．5本论文特色及意义

第2章实验部分

2．1主要试剂和物化性质

2．2测试仪器

2．3分子设计

2．4合成步骤

2．4．3 4-硝基偶氮苯己二酸单酯(L)的合成

2．4．4 4-羧基基偶氮苯己二酸单酯(J)的合成

2．4．6偶氮液晶弹性体P2系列的合成

2．4．7偶氮液晶弹性体P3系列的合成

2．4．8偶氮液晶弹性体P4系列的合成

第3章结果与讨论

3．1．1中间体和液晶单体的红外光谱分析

3．1．2聚合物的结构分析

3．2液晶性能分析

3．2．1液晶单体的偏光织构分析

3．2．2液晶聚合物的偏光织构分析

3．2．3液晶单体的热性能分析

3．2．4聚合物的热性能分析

3．2．5偶氮弹性体的有效交联密度的测定

第4章结论

参考文献

致谢

发表论文及参加项目