含氟碳链及手性基团液晶聚合物的合成

摘要

由于氟原子具有电子效应、模拟效应、阻碍效应和渗透效应等特殊的性质，因此在液晶材料中引入氟原子会使液晶许多性质发生改变。含氟类的液晶具有黏度低，电阻率很高，响应速度较快，提高介电常数等优点，由于这些优良特点，含氟液晶具有广阔的应用前景。
　　手性液晶材料是目前液晶研究领域的热点之一，因其独特的光学、电学性质而日益受到广泛重视。这类液晶材料的分子因手性中心的存在而形成螺旋结构，螺旋结构的存在使其具有一般液晶高分子所不具有的光学性质，其液晶类型一般为胆甾相或近晶相。
　　本论文合成了四种液晶单体和两种交联剂:4-全氟辛酸-4'-十一烯酸对联苯酚双酯(M1)、4-全氟辛酸-4'-烯丙氧基联苯酚酯(M2)、4-烯丙氧基肉桂酸胆甾醇酯(M3)、十一烯酸胆甾醇酯(M4)、十一烯酸异山梨醇双酯(M5)和4-烯丙氧基苯甲酸异山梨醇双酯(M6)，其中M1和M2为含氟液晶单体，M3和M4为手性液晶单体。并且将含氟液晶单体和手性液晶单体分别与聚甲基含氢硅氧烷进行接枝共聚，合成出2个系列具有不同化学结构和性能的侧链型含氟液晶聚合物。将含氟液晶单体和交联剂分别与聚甲基含氢硅氧烷进行接枝共聚，合成出2个系列的含氟液晶弹性体。
　　采用红外光谱仪(FT-IR)、核磁共振仪(1H-NMR)、差示扫描量热仪(DSC)、热失重分析仪(TGA)、偏光显微镜(POM)及旋光测定仪等对所合成的液晶单体、交联剂、液晶聚合物及弹性体的结构与性能进行了测定。结果表明:所合成的单体和聚合物的化学结构都符合分子设计。单体M1和M2在升温和降温过程均呈现球粒织构和焦锥织构，单体M3和M4为胆甾型液晶，交联剂M5和M6为非液晶化合物，升降温过程均观察不到任何液晶性质。聚合物P1～P4系列均属于胆甾型液晶，升降温过程均呈现彩色的Grand-jean织构。随着单体M1含量的增加，P1系列的Tg和Ti均呈现下降趋势;随着单体M2含量的增加，P2系列中的P2-1-P2-6的Tg呈现下降趋势，P2-7的Tg呈现上升趋势，P2系列的Ti呈现上升趋势;随着交联剂M5含量的增加，P3系列的Tg和Ti均呈现先下降后上升的趋势;随着交联剂体M6含量的增加，P4系列的Tg呈现先下降后上升的趋势，Ti呈现下降的趋势。P1系列和P2系列均是光学活性物质，并且这两个系列都具有良好的热稳定性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 液晶简介

1．1．1 液晶的基本概念

1．1．2 液晶的发现与发展

1．1．3 液晶的分类

1．1．4 液晶分子的结构与织构

1．2 高分子液晶简介

1．2．1 高分子液晶的产生及发展

1．2．2 液晶高分子的理论基础

1．2．3 液晶高分子的应用

1．3 手性侧链液晶高分子

1．3．1 手性侧链液晶高分子简介

1．3．2 手性侧链液晶的分子设计与合成

1．3．3 手性侧链液晶高分子的发展及应用

1．4 含氟液晶简介

1．4．1 含氟液晶的分子结构与性能

1．4．2 含氟液晶的合成方法

1．4．3 含氟液晶材料

1．4．4 含氟液晶的应用

1．5 本论文的特色与意义

第2章 实验部分

2．1 主要实验试剂及理化性质

2．2 测试方法及仪器

2．3 合成路线

2．3．1 液晶单体的合成路线

2．3．2 液晶交联剂的合成路线

2．3．3 侧链液晶聚合物及弹性体的合成路线

2．4 实验步骤

2．4．1 液晶单体的合成

2．4．2 交联剂的合成

2．4．3 侧链液晶聚合物及弹性体的制备

第3章 结果与讨论

3．1 红外分析

3．1．1 液晶中间体的红外分析

3．1．2 液晶单体的红外分析

3．1．3 液晶交联剂的红外分析

3．1．4 侧链液晶聚合物及弹性体的红外分析

3．2 单体的核磁共振氢谱分析

3．2．1 单体M1的核磁共振氢谱分析

3．2．2 单体M2的核磁共振氢谱分析

3．3 旋光性分析

3．3．1 物质的旋光性

3．3．2 聚合物的的旋光性分析

3．4 热分析

3．4．1 单体热分析

3．4．2 聚合物的热分析

3．5 偏光显微织构分析

3．5．1 液晶单体的织构分析

3．5．2 聚合物的织构分析

第4章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文及参加的科研项目