新型酯类多臂侧链液晶聚合物的合成与表征

论文摘要

液晶高分子被称为是一类全新的高性能材料,而酯类液晶高分子在其液晶领域已经得到了巨大的发展,并取得了较大的成就,其合成方法与性能研究也日益完善。芳香酯类星型液晶作为一类与传统棒状液晶分子结构截然不同的新型液晶化合物,有着重要的理论意义和潜在的应用价值。本论文在查阅了大量相关文献的基础上,以3,5-二羟基苯甲酸、3,4,5-三羟基苯甲酸为中心合成了不同端基的芳香酯类星型液晶系列化合物,通过POM、FT-IR、1H-NMR、DSC对液晶化合物单体进行了表征,此外,还对所合成的液晶化合物与聚甲基含氢硅氧烷进行了接枝共聚。本论文对星型液晶化合物的合成及新型液晶聚合物的研究工作进行了进一步研究,不仅丰富了新型液晶化合物的种类,又为设计和合成具有特定性能的侧链液晶聚合物提供了一定的理论依据,同时还对研究新型侧链液晶聚合物的应用奠定了基础。本文设计与合成了八种星型单体和三种棒状手性单体。八种星型单体分别是：4-[3,5-二（对乙氧基苯甲酰氧基苯氧甲酰基戊酰氧基）]苯甲酰氧基-4’-对烯丙氧基苯甲酰氧基苯（M1）,[3,5-二（对乙氧基苯甲酰氧基苯氧甲酰基戊酰氧基）]苯甲酰氧基对烯丙氧基苯甲酰氧基己二醇双酯（M2）,4-[3,5-二（对硝基苯甲酰氧基苯氧甲酰基戊酰氧基）]苯甲酰氧基-4’-对烯丙氧基苯甲酰氧基苯（M3）,[3,5-二（对硝基苯甲酰氧基苯氧甲酰基戊酰氧基）]苯甲酰氧基对烯丙氧基苯甲酰氧基己二醇双酯（M4）,4-[3,4,5-三（对乙氧基苯甲酰氧基苯氧甲酰基戊酰氧基）]苯甲酰氧基-4’-对烯丙氧基苯甲酰氧基苯（M5）,[3,4,5-三（对乙氧基苯甲酰氧基苯氧甲酰基戊酰氧基）]苯甲酰氧基对烯丙氧基苯甲酰氧基己二醇双酯（M6）,4-[3,4,5-三（对硝基苯甲酰氧基苯氧甲酰基戊酰氧基）]苯甲酰氧基-4’-对烯丙氧基苯甲酰氧基苯（M7）,[3,4,5-三（对硝基苯甲酰氧基苯氧甲酰基戊酰氧基）]苯甲酰氧基对烯丙氧基苯甲酰氧基己二醇双酯（M8）；三种棒状手性单体分别是：4-烯丙氧基苯甲酰氧基苯氧甲酰基戊酰氧基胆甾醇酯（M9）,4-烯丙氧基苯甲酰氧基苯氧甲酰基壬酰氧基胆甾醇酯（M1o）,4-烯丙氧基苯甲酰氧基异丙酰氧基薄荷醇酯（M11）。此外,将单体M5和M9、M7和M9、M8和M9分别与聚甲基含氢硅氧烷聚合,得到P1、P2和P3三个系列的共聚物。所合成的液晶单体和三个系列侧链液晶聚合物在国内外均未见报道。实验结果表明：除星型单体M2和M4、棒状手性单体M10和M11没有液晶性能外,其他均为液晶化合物。其中M1-M8为热致互变向列液晶；M9为热致互变胆甾液晶。P1-P3系列均为热致互变液晶聚合物。聚合物P1、P2系列的玻璃化温度Tg和清亮点Ti随着星型单体的增加都有升高的趋势；聚合物P3系列的玻璃化温度Tg和清亮点Ti随着星型单体的增加有降低的趋势,并都有较宽的液晶范围。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 液晶简述
• 1.1.1 液晶简介
• 1.1.2 液晶的发展和研究
• 1.1.3 液晶的结构
• 1.1.4 液晶的分类
• 1.2 高分子液晶简述
• 1.2.1 高分子液晶的概念
• 1.2.2 液晶高分子的发展与应用
• 1.2.3 影响高分子液晶形态与性能的因素
• 1.3 侧链液晶高分子简述
• 1.3.1 侧链高分子液晶概念与结构特征
• 1.3.2 侧链高分子液晶的合成
• 1.3.3 侧链高分子液晶的应用和前景
• 1.4 星型液晶高分子
• 1.4.1 星型液晶概述
• 1.4.2 星型液晶高分子的应用
• 1.5 液晶的表征方法
• 1.5.1 偏光显微镜法（POM）
• 1.5.2 X-射线衍射分析（XRD）
• 1.5.3 差示扫描量热法（DSC）
• 1.6 酯类液晶的合成方法
• 1.7 本论文的意义及特色
• 第2章 实验部分
• 2.1 主要试剂和物化性质
• 2.2 测试方法及仪器
• 2.3 液晶化合物的合成路线
• 2.3.1 液晶臂的合成路线
• 2.3.2 三臂液晶单体的合成路线
• 2.3.3 四臂液晶单体的合成路线
• 2.3.4 棒状液晶单体的合成路线
• 2.3.5 液晶聚合物的合成路线
• 2.4 液晶化合物的合成步骤
• 2.4.1 液晶臂的制备
• 2.4.2 液晶化合物的制备
• 2.4.3 液晶聚合物的制备
• 第3章 结果与讨论
• 3.1 结构分析
• 3.1.1 中间体的结构分析
• 3.1.2 液晶单体的结构分析
• 3.1.3 聚合物的结构分析
• 3.2 中间体及单体液晶性能分析
• 3.2.1 中间体及单体的偏光织构分析
• 3.2.2 中间体及液晶单体的热性能分析
• 3.3 聚合物液晶性能分析
• 3.3.1 聚合物织构分析
• 3.3.2 聚合物热性能分析
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢