不同键合类型的侧链液晶聚合物的合成与表征

论文摘要

侧链型液晶高分子（SLCP）是液晶基元位于高分子侧链的一类液晶高分子,是具有广泛应用前景的新型材料,可作气相色谱固定液以及信息记录、储存、显示材料等,是目前液晶领域的研究热点之一。此外,超分子液晶逐渐成为液晶领域中的一个新的热点,其中研究最多的是利用氢键相互作用来实现组装合成,构筑超分子液晶体系。在氢键组装的超分子液晶聚合物中,尤其以侧链型超分子液晶聚合物,由于其设计上的灵活性及功能化的应用前景而倍受青睐。本论文合成了十二种单体,分别为癸二酸胆甾醇单酯（M0）,4-乙氧基苯甲酸-4’-烯丙氧基联苯酯（M1）,4-（4-乙氧基）苯甲酰氧基-4-（4-烯丙氧基）苯甲酰氧基苯双酯（M2）,4-（4-烯丙氧基苯丙酰氧基）-苯基苯氧羰基壬酸胆甾醇酯（M3）,4-（4-烯丙氧基苯丙酰氧基）-苯基苯氧羰基戊酸胆甾醇酯（M4）,4-（4-十一烯酰氧基）苯甲酰氧基吡啶（M5）,4-（4-烯丙氧基）苯甲酰氧基吡啶（M6）,4-（4-乙氧基）苯甲酰氧基联苯氧羰基壬酸（M7）,4-（4-乙氧基）苯甲酰氧基吡啶（m1）,4-{4-[2-（4-烯丙氧基）苯甲酰氧基]乙氧基}苯甲酰氧基吡啶（m2）,癸二酸胆甾醇吡啶酯（m3）,己二酸胆甾醇吡啶酯（m4）,除m1和m2外均为液晶单体。并采用不同液晶相类型的单体（包括向列型、胆甾型）与聚甲基含氢硅氧烷进行接枝共聚,合成了P1和P2两个系列具有不同化学结构和性能的侧链型胆甾液晶聚合物。此外,还采用端基为羧基的胆甾型液晶单体M0和向列型液晶单体M7与悬链含吡啶基的聚甲基含氢硅氧烷类侧链液晶高分子P6进行氢键自组装,合成了侧链超分子液晶聚合物P3系列。并运用红外光谱（FT-IR）、差示量热扫描分析（DSC）、热失重分析（TGA）和偏光显微法（POM）、旋光仪等研究方法对其进行了结构及性能表征。所合成的物质中单体M3-M6,m3-m4和三个系列的侧链液晶聚合物尚未见报道。它们的设计合成和性能研究丰富了侧链液晶高分子以及氢键自组装的超分子液晶聚合物研究领域的内容,为侧链液晶聚合物材料的研究和开发提供了实验数据和理论依据。单体M0、M3、M4、m3和m4为胆甾型液晶,表现出胆甾相所具有的油丝和焦锥织构,并表现出胆甾相所特有的选择性反射特性；M1、M2、M5-M7是向列型液晶,它们显示滴球、纹影等织构,表现出良好的液晶性能。三个系列聚合物中,除P1-1、P2-1、P3-1为向列型液晶外,其余均为胆甾型液晶。对于P1系列聚合物,随着单体M4含量的增加,对应共聚物的Tm和Ti均呈现规律性变化,即依次降低。对于P2系列的聚合物,随着单体M3含量的增加,对应共聚物的Tg依次降低。TGA结果表明液晶聚合物P1、P2系列聚合物均表现出良好的热稳定性,具有很高的应用价值。P3系列聚合物液晶区间较宽,表现出良好的液晶性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 液晶高分子概述
• 1.1.1 物质的液晶态与液晶高分子
• 1.1.2 液晶及液晶高分子的发展简史
• 1.1.3 液晶及液晶高分子的分类
• 1.1.4 液晶高分子的分子结构与性能
• 1.1.5 液晶高分子的理论基础
• 1.1.6 高分子液晶态的表征与研究
• 1.2 侧链液晶高分子
• 1.2.1 侧链液晶高分子简介
• 1.2.2 侧链液晶高分子的设计与合成
• 1.2.3 侧链液晶高分子的应用
• 1.2.4 侧链液晶高分子的新进展
• 1.3 胆甾型聚硅氧烷侧链液晶高分子
• 1.3.1 胆甾型侧链液晶高分子简介
• 1.3.2 聚硅氧烷侧链液晶高分子简介
• 1.3.3 胆甾型聚硅氧烷侧链液晶高分子的产生及发展
• 1.4 基于氢键自组装的超分子液晶聚合物
• 1.4.1 超分子化学简介
• 1.4.2 氢键组装超分子液晶聚合物
• 1.5 本论文的特色与意义
• 第二章 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 中间体及单体的合成路线
• 2.3.2 共价键型侧链液晶聚合物的合成路线
• 2.3.3 基于氢键自组装的侧链液晶聚合物的合成路线
• 2.4 实验步骤
• 2.4.1 中间体及单体的制备
• 2.4.2 共价键型侧链液晶聚合物的制备
• 2.4.3 基于氢键自组装的侧链液晶聚合物的制备
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 结构分析
• 3.1.1 中间体及单体的红外分析
• 3.1.2 聚合物的红外分析
• 3.2 旋光性分析
• 3.2.1 单体的旋光性分析
• 3.2.2 聚合物的旋光性分析
• 3.3 偏光显微织构分析
• 3.3.1 液晶单体的偏光织构分析
• 3.3.2 液晶聚合物的织构分析
• 3.4 热分析
• 3.4.1 单体热分析
• 3.4.2 液晶聚合物的热分析
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所发表的论文