聚酯型侧链液晶高分子的合成及性能研究

论文摘要

现代社会科学技术迅速发展,对各种材料性能的要求也日新月异。聚酯型侧链液晶高分子因为具有独特性能和多方面用途的聚合物材料,也日益受到了人们的普遍重视。近年来,对于聚酯型侧链液晶高分子在理论和应用方面的研究都引起了人们极大的兴趣。本论文以4,4′-二羟基联苯和二乙醇胺作为原料设计并合成了具有联苯液晶基元的液晶基元单体,这种单体可用于聚酯型侧链液晶高分子的合成。其后又通过元素分析,1H-NMR和IR等方法,对该单体结构进行了结构表征。最后用DSC和偏光显微镜对其液晶性质进行了表征,发现它具有近晶型液晶相。我们又利用这种二醇单体和不同的长度的脂肪族二酸,通过一种新型的由N,N’-二异丙基碳二亚胺催化的室温溶液聚合方法,首次合成出了一系列主链具有不同柔性间隔段长度的新型聚酯型侧链液晶,通过对所合成聚合物的分子量、分子量分布、产率的计算证实了这种聚合方法在合成聚酯型侧链液晶高分子中的有效性,同时又通过元素分析、1H-NMR和IR等方法对这类聚合物的结构进行了表征,证明了其结构的正确性。最后我们通过DSC和偏光显微镜对这类聚合物的液晶性质进行了表征,发现含有较短柔性间隔的Poly（SA -C2）具有近晶型液晶性质,而柔性间隔段适中的Poly（SA -C3）,Poly（SA -C4）不具有液晶性,而柔性间隔段很长的Poly（SA -C6）、Poly（SA -C8）则具有向列型液晶性质。接着我们又通过这种新型聚合方法将这种二醇单体和取代位置不同的苯二酸聚合,首次合成出了一系列主链含刚性结构的新型芳香族聚酯型侧链液晶。通过对所合成聚合物的分子量、分子量分布、产率的计算进一步证实了这种聚合方法在合成聚酯型侧链液晶高分子中的通用性,同时又通过元素分析、1H-NMR和IR等方法对这类聚合物的结构进行了表征,证明了其结构的正确性。最后我们通过DSC和偏光显微镜对这类聚合物的液晶性质进行了表征,发现羰基在邻位的Poly（SA -A）具有近晶型液晶性质,其它两种聚合物不具有液晶性。最后我们结合所合成单体及聚合物的相转变数据总结了主链结构对侧链液晶高分子液晶性质影响的规律。我们发现主链结构对于聚合物液晶性质的影响非常复杂,是高分子效应、稀释效应、高分子链柔性,高分子链空间排布这几方面因素综合作用的结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 液晶与液晶态
• 1.2 液晶的分类及结构特点
• 1.2.1 液晶的分类
• 1.2.2 液晶分子的化学结构和要求
• 1.2.3 液晶分子的化学结构和性质的关系
• 1.2.4 相变温度的变化规律
• 1.2.5 相特征与结构的关系
• 1.3 液晶高分子
• 1.3.1 主链液晶高分子
• 1.3.2 侧链液晶高分子
• 1.4 液晶高分子的表征
• 1.4.1 热台偏光显微镜法
• 1.4.2 视差扫描量热分析
• 1.4.3 X射线衍射法
• 1.4.4 相容性判别法
• 1.4.5 流变学方法
• 1.4.6 红外光谱法
• 1.4.7 其它方法
• 1.5 聚酯型侧链液晶高分子
• 1.5.1 聚酯型侧链液晶高分子的产生
• 1.5.2 聚酯型侧链液晶高分子的合成方法
• 1.5.3 聚酯型侧链液晶高分子的应用
• 1.6 本论文的选题意义
• 参考文献
• 第二章 含有联苯液晶基元的二醇单体的合成及表征
• 引言
• 2.1 实验仪器及药品
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 所用试剂
• 2.2 合成实验
• 2.2.1 合成路线
• 2.2.2 原料的处理
• 2.2.3 合成方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 所用仪器
• 2.3.2 合成路线中重要单体及目标二醇单体的结构表征
• 2.3.3 含联苯液晶基元二醇的液晶性质表征
• 参考文献
• 第三章 主链含有不同长度柔性间隔段的聚酯型侧链液晶高分子的合成及表征
• 引言
• 3.1 实验仪器及药品
• 3.1.1 实验仪器
• 3.1.2 所用试剂
• 3.2 合成实验
• 3.2.1 合成路线
• 3.2.2 原料的处理
• 3.2.3 聚合反应的实施
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 所用仪器
• 3.3.2 产率及分子量
• 3.3.3 聚合物的结构表征
• 3.3.4 聚合物液晶性质的表征
• 参考文献
• 第四章 主链含苯环结构的芳香族聚酯型侧链液晶高分子的合成及表征
• 引言
• 4.1 实验仪器及药品
• 4.1.1 实验仪器
• 4.1.2 所用试剂
• 4.2 合成实验
• 4.2.1 合成路线
• 4.2.2 原料的处理
• 4.2.3 聚合反应的实施
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 所用仪器
• 4.3.2 产率及分子量
• 4.3.3 聚合物的结构表征
• 4.3.4 聚合物液晶性质的表征
• 参考文献
• 第五章 主链结构对于侧链型液晶高分子液晶性质影响的总结
• 硕士在读期间发表论文及科研成果
• 致谢