光二聚肉桂酸酯类聚合物的光化学行为与记忆效应

摘要

光二聚肉桂酸酯类聚合物在紫外光照下会发生顺反异构变化,同时还可以发生[2+2]环化反应。而这一系列光化学反应,可以引起分子体积的改变,进而改变物质的结构、溶解性、光学性质等诸多方面,且相较于光异构的可逆性具有稳定性,从而使得光二聚肉桂酸酯类聚合物具有更为广泛的应用前景。近年来,光控取向材料成为当前的研究热点,人们发现通过偏振紫外光照射,引发聚合物薄膜的光异构、光交联和光降解,产生表面各向异性,使得液晶分子在薄膜上发生取向排列。本文提出与上述光控取向完全相反的思路-光控解取向。将光活性基团引入光学各项异性材料,制备光敏各项异性材料。随后通过紫外曝光,引发光敏各项异性材料局部的光异构或光交联,实现对光敏各项异性材料进行光控解取向,得到具有不同相位差的图像。围绕肉桂酸酯类聚合物的光二聚机理,系统研究其光化学行为；对紫外光肉桂酸酯类聚合物和聚乙烯醇类感光高分子的记忆效应进行了详细研究。
　　 首先,我们通过实验证明了自由基并不会引发肉桂酸酯的光二聚反应反应。紫外光谱分析可以对肉桂酸酯光化学反应进行动力学分析。肉桂酸酯稀溶液在紫外曝光下只发生顺反异构反应,且为一级对行反应。肉桂酸衍生物晶体的光化学反应以光二聚为主。肉桂酸衍生物的液晶类型态对其液晶态的光化学反应有重要影响。对了解肉桂酸酯光二聚机理有很大的帮助。然后我们以此为指导分别从有机液晶分子及感光高分子两个方面探讨了肉桂酸基团在光控解取向记忆效应领域的应用。
　　 制备了肉桂酸酯功能液晶,并研究其记忆效应。光二聚合成的肉桂酸胆甾醇酯制备了二苯基环丁烷二羧酸二胆甾醇酯,并利用液晶记忆效应实现了信息记录。热力学研究表明,有刚性链的中等分子量液晶的结晶温度,随着降温速率的加快,明显下降。足够高的速率降温,会使结晶温度低于玻璃化温度,从而导致处于液晶相的化合物在降至室温时,形成玻璃态液晶,而非结晶。实时广角X射线衍射的测试数据也支持了该机理解释。
　　 研究了光敏高分子光控解取向与偏光记忆效应。成功搭建一套具有偏振光可控光路系统的光化学反应平台。制备聚乙烯醇肉桂酸酯及聚乙烯醇／铜离子薄膜,通过拉伸取向实现各项异性,制得具有双折射效应的感光性高分子膜。然后通过紫外光照,引发光化学反应,明显的降低了高分子薄膜取向度,实现高分子的解取向。提出了光弹性率的概念,并通过带有偏振棱镜的分光光度计研究了感光高分子的偏光特性和记忆效应,建立了光弹性率量化模型。

目录

文摘

英文文摘

符号说明

第一章 绪论

1.1 光二聚肉桂酸酯光敏分子的研究与应用

1.1.1 肉桂酸酯基团的光化学反应

1.1.2 肉桂酸酯基团在液晶记忆效应方面的应用

1.2 液晶

1.2.1 液晶概述

1.2.2 液晶的分类

1.2.3 液晶的结构

1.3 光控取向简介

1.3.1 含偶氮基团的聚合物光控取向

1.3.2 含肉桂酰基团的聚合物光控取向

1.3.3 聚酰亚胺取向层

1.3.4 其它类光控取向的聚合物

1.4 偏振光学概述

1.4.1自然光和偏振光

1.4.2 偏振器与马吕斯定律

1.4.3 匕的双折射现象

1.4.4 偏振光的产生方式

1.4.5 波片

1.4.6 旋光性物质

1.4.7 液晶材料偏光行为

1.5 胆甾基类液晶材料及其研究现状

1.5.1 胆甾基类主链液晶聚合物的研究进展

1.5.2 胆甾基类侧链液晶聚合物的研究进展

1.5.3 可聚合胆甾醇单体

1.5.4 胆甾基类聚合物复合体系

1.6 本论文的研究思路

1.6.1 本论文研究目的及意义

1.6.2 本论文的主要贡献及创新点

第二章 肉桂酸酯类分子光化学动力学研究

2.1 引言

2.2 肉桂酸基团光二聚与自由基聚合机理

2.2.1 实验部分

2.2.2 结果与讨论

2.3 肉桂酸基团光光化学反应机理

2.3.1 实验部分

2.3.2 结果与讨论

2.3 本章小结

第三章 光二聚肉桂酸酯功能液晶制备与记忆效应研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 光二聚肉桂酸酯功能液晶的合成

3.2.2 结构表征

3.3 结果与讨论

3.3.1 光二聚肉桂酸酯功能液晶表征

3.3.2 光二聚液晶玻璃态胆甾相的制备

3.3.3 玻璃态胆甾相液晶的热力学机理

3.3.4 玻璃态胆甾相液晶的分子结构机理

3.3.5 其他可玻璃化功能液晶的尝试

3.4 本章小结

第四章 光敏高分子光控解取向与偏光记忆效应研究

4.1 引言

4.2 聚乙烯醇肉桂酸酯体系

4.2.1 实验部分

4.2.2 结果与讨论

4.3 聚乙烯醇/铜离子体系

4.3.1 实验部分

4.3.2 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 结论

参考文献

研究成果及发表的学术论文

致谢

作者简介

博士研究生学位论文答辩委员会决议书