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苯并菲类盘状液晶的合成以及应用研究

2020-12-07阅读(235)

苯并菲类盘状液晶的合成以及应用研究

论文摘要

本研究合成了基于苯并菲基元的盘状液晶材料2,3,6,7,10,11-六戊烷氧基苯并菲、2,7-二乙酰基-3,6,10,11-四戊氧基苯并菲、一个系列的16种基于倾向于形成柱状相的盘状液晶基元苯并菲和倾向于形成向列相的氰基联苯的盘状-棒状分子、基于2,6,10-三羟基-3,7,11-三戊氧基苯并菲基元的超支化盘状聚酯和超支化盘状聚醚以及基于单羟基苯并菲和杯芳烃的一种新型的苯并菲-杯芳烃二聚体25,27-二羟基杯[4]芳烃-26,28-二（氧基戊酸）苯并菲酯;通过核磁共振氢谱（1HNMR）、核磁共振碳谱(13CNMR)、红外（IR）、元素分析确认了所合成化合物的结构,对所合成的超支化聚醚和聚酯进行了核磁和红外以及凝胶色谱测试,计算了超支化聚酯的支化度为0.85,说明超支化聚酯是高度支化的分子;并通过POM、DSC和XRD手段对各种化合物的液晶性能进行了表征;2,7-二乙酰基-3,6,10,11-四戊氧基苯并菲化合物呈现柱状液晶相并且可以保持至室温;通过三氧化二铝模板空间限制来控制盘状液晶2,3,6,7,10,11-六戊烷氧基苯并菲的取向,即将HAT5、甲基丙烯酸甲酯和二氯甲烷的溶液在三氧化二铝模板中、在受限空间中制备了纳米管;借助扫描电子显微镜观察发现所制备的纳米管的直径在150～200nm之间、纳米管的壁厚在20～30nm之间;XRD结果显示空间限制对盘状液晶的取向有一定的辅助作用;对于盘状-棒状分子的液晶性能进行了考察,发现这个系列分子的相行为相当复杂,存在着奇偶效应,棒状分子的行为更具有主导作用,在TNF的诱导下,盘状-棒状分子还会表现出柱状分子的堆叠特性;对超支化聚醚的液晶性能的考察发现,超支化聚醚具有液晶性,呈柱状相;超支化聚酯呈现向列相,有序性较差;25,27-二羟基杯[4]芳烃-26,28-二（氧基戊酸）苯并菲酯不具备盘状液晶性能,仅存在由结晶向液态的转变;最后,对2,3,6,7,10,11-六戊烷氧基苯并菲、2,7-二乙酰基-3,6,10,11-四戊氧基基苯并菲和超支化苯并菲聚酯三种液晶材料的光电导性能进行了测试。六戊醚耿代苯并菲的载流子迁移率最高为1.47x 10-4cm2v-1s-1;3,7,11-三戊氧基-2,6,10-三酯基苯并菲的载流子迁移率为1.1×10-4cm2v-1s-1;超支化苯并菲聚醚的薄膜的载流子迁移率低于测量范围,而未能被测试到;超支化苯并菲聚醚/六戊醚取代苯并菲以摩尔比1:1掺杂而制备的薄膜的载流子迁移率为5.74×10-5cm2v-1s-1。载流子迁移率的结果与在前面文献报道的要低1～2个数量级,但较之一般的电荷传输材料的载流子迁移率在10-（5）～10-6cm2v-1s-1,这个迁移率的数值应该高出了1～2个数量级。

论文目录

  • 致谢
  • 中文摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 液晶
  • 1.1.1 液晶的概念
  • 1.1.2 液晶的分类以及相结构
  • 1.2 盘状液晶
  • 1.2.1 盘状液晶的分类
  • 1.2.2 盘状液晶的相结构
  • h'>1.2.2.1 六方柱状相Colh
  • r'>1.2.2.2 四方柱状相Colr
  • ob)'>1.2.2.3 倾斜柱状相(Colob)
  • D相）'>1.2.2.4 盘状向列相（ND相）
  • c）'>1.2.2.5 柱状向列相（Nc）
  • L'>1.2.2.6 层状相DL
  • 1.3 苯并菲类盘状液晶
  • 1.3.1 苯并菲衍生物的合成方法
  • 1.3.2 苯并菲类小分子盘状液晶
  • 1.3.3 苯并菲类高分子盘状液晶
  • 1.3.4 苯并菲类盘状液晶的光电性能
  • 1.4 超支化液晶聚合物
  • 1.5 杯芳烃与碗状液晶
  • 1.6 盘状液晶的取向方法
  • 1.6.1 盘状液晶的取向方法以及手段
  • 1.6.2 取向度的定义与测试方法
  • 1.7 盘状液晶的光电性能测试
  • 1.7.1 电导和光电导性测试机理
  • 1.7.2 采用时间飞程谱与载流子迁移率的测试
  • 1.7.3 采用微波谱法与载流子迁移率的测试
  • 1.7.4 盘状液晶的光电性能测试模型的建立
  • 1.8 盘状液晶的应用
  • 1.9 本论文研究的内容
  • 参考文献
  • 第二章 实验材料、仪器设备以及液晶性能表征手段
  • 2.1 实验材料与仪器设备
  • 2.1.1 实验材料
  • 2.1.2 实验的设备和仪器
  • 2.1.2.1 化学结构表征
  • 2.1.2.2 液晶性能表征
  • 2.2 液晶性能的表征手段
  • 2.2.1 热分析（difference scanning calorimetry）
  • 2.2.2 偏光显微镜（POM）
  • 2.2.3 x射线衍射（X-Ray diffraction）
  • 2.3 光导器件的制备以及光电性能表征
  • 2.4 纳米管制备与纳米管性能测试手段
  • 参考文献
  • 第三章 一种具有醚酯混合侧链的苯并菲盘状液晶的合成以及液晶性能研究
  • 3.1 引言
  • 3.2 2,7-二乙酯基-3,6,10,11-四戊氧基苯并菲（TPE）的合成
  • 3.2.1 合成路线
  • 3.2.2 合成步骤
  • 3.3 结果与讨论
  • 3.3.1 2,7-二乙酯基-3,6,10,11-四戊氧基苯并菲的合成
  • 3.3.2 液晶性能表征
  • 3.3.2.1 示差扫描量热分析结果
  • 3.3.2.2 POM偏光显微镜结果
  • 3.3.2.3 X射线衍射结果
  • 3.4 2,7-二乙酯-3,6,10,11-四戊氧基苯并菲的退火取向研究
  • 3.4.1 退火处理后的TPE薄膜的偏光显微镜观察结果
  • 3.4.2 退火处理后的TPE薄膜的X射线衍射结果
  • 3.5 结论
  • 参考文献
  • 第四章 盘状-棒状液晶的合成以及液晶性能的表征
  • 4.1 引言
  • 4.2 实验
  • 4.2.1 合成路线
  • 4.2.2 材料合成
  • 4.2.2.1 苯并菲功能性分子的合成
  • 4.2.2.2 溴代烷氧基氰基联苯的合成
  • 4.2.2.3 盘状-棒状液晶的合成
  • 4.3 盘状-棒状分子（RDn）的液晶性能
  • 4.4 退火处理对盘状-棒状液晶的液晶性能的影响
  • 4.5 盘状-棒状液晶分子的液晶相行为的一般趋势
  • 4.6 TNF诱导盘状液晶取向
  • 4.7 结论
  • 参考文献
  • 第五章 超支化苯并菲液晶的合成以及液晶性能表征
  • 5.1 引言
  • 5.2 实验部分
  • 5.2.1 超支化聚合物的合成路线
  • 5.2.2 材料合成
  • 5.3 结果与讨论
  • 5.3.1 红外光谱
  • 5.3.1.1 苯并菲超支化聚醚的红外光谱
  • 5.3.1.2 苯并菲超支化聚酯的红外光谱
  • 1HNMR分析和支化度（DB）的计算'>5.3.2 核磁1HNMR分析和支化度（DB）的计算
  • 5.3.2.1 苯并菲超支化聚醚的核磁结果
  • 5.3.2.2 苯并菲超支化聚酯的核磁结果
  • 5.3.2.3 苯并菲超支化聚酯的支化度的计算
  • 5.3.3 超支化化合物的分子量及其分布
  • 5.3.4 苯并菲超支化聚醚的液晶性能
  • 5.3.4.1 偏光显微镜观察结果
  • 5.3.4.2 示差扫描量热分析的结果
  • 5.3.5 苯并菲超支化聚酯的液晶性能
  • 5.3.5.1 偏光显微镜观察结果
  • 5.3.5.2 采用示差扫描量热分析的结果
  • 5.4 结论
  • 参考文献
  • 第六章 杯芳烃-苯并菲化合物合成及液晶性能表征
  • 6.1 引言
  • 6.2 材料合成
  • 6.2.1 实验设计路线
  • 6.2.2 材料合成
  • 6.3 结果与讨论
  • 6.3.1 25,27-二羟基-26,28-二氧基戊酸杯[4]芳烃的合成
  • 6.3.2 25,27-二羟基杯[4]芳烃-26,28-二（氧基戊酸）苯并菲酯的液晶性能
  • 6.3.3 3,6,7,10,l 1.五戊氧基-2-乙酰基苯并菲的液晶性能表征
  • 6.4 结论
  • 参考文献
  • 第七章 盘状液晶的光电传输性能研究
  • 7.1 引言
  • 7.2 实验
  • 7.2.1 盘状液晶苯并菲材料的化学结构
  • 7.2.3 实验步骤
  • 7.2.3.1 薄膜的制备
  • 7.2.3.2 载流子迁移率的测试
  • 7.2.3.3 载流子迁移率的计算
  • 7.3 结果与讨论
  • 7.3.1 六戊醚取代苯并菲的载流子迁移率
  • 7.3.2 2,7-二乙酯基-3,6,10,11-四戊氧基苯并菲的载流子迁移率
  • 7.3.3 超支化苯并菲聚酯与六戊醚取代苯并菲复合膜的载流子迁移率
  • 7.3.4 器件构造对电荷载流子传输的影响
  • 7.3.5 盘状液晶分子排列的有序性对电荷载流子传输的影响
  • 7.4 结论
  • 参考文献
  • 第八章 盘状液晶/PMMA复合纳米管制作以及在受限空间中取向
  • 8.1 引言
  • 8.2 实验
  • 8.2.1 纳米管的制备
  • 2O3纳米模板的制作'>8.2.1.1 Al2O3纳米模板的制作
  • 8.2.1.2 PMMA/HAT5薄膜的制备
  • 8.2.1.3 PMMA/HAT5纳米管的制备
  • 8.2.1.4 纳米管的性能测试和表征
  • 8.3 结果分析与讨论
  • 8.3.1 三氧化二铝模板的制备
  • 8.3.1.1 氧化方法对成膜的影响
  • 8.3.1.2 抛光对成膜的影响
  • 8.3.1.3 温度对成膜的影响
  • 8.3.1.4 氧化电压对成膜的影响
  • 8.3.1.5 氧化时间对成膜的影响
  • 8.3.1.6 膜的剥离方法对成膜的影响
  • 8.3.1.7 磷酸扩孔对成膜的影响
  • 8.3.2 HAT5的液晶相行为表征
  • 8.3.2.1 HAT5的热学性能DSC表征
  • 8.3.2.2 HAT5的偏光显微镜研究
  • 8.3.2.3 HAT5的XRD的性能表征
  • 8.3.3 HAT5/PMMA薄膜的取向研究
  • 8.3.4 纳米管性能测试
  • 8.3.4.1 扫描电子显微镜结果
  • 8.3.4.2 X射线衍射分析
  • 8.4 结论
  • 参考文献
  • 9 结论与展望
  • 9.1 结论
  • 9.2 工作展望
  • 附录 核磁氢谱和红外图谱
  • 作者简历
  • 学位论文数据集

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