含偶氮苯基的侧链液晶高分子的合成及性能研究

论文摘要

含偶氮苯基的侧链液晶高分子作为功能材料在液晶显示、记录存储介质和光电转换等诸多领域具有很大的应用前景。设计合成新型的液晶化合物，了解结构与液晶性能之间的关系仍然是当前研究的重要内容。本文根据王新久和Warner（W-W）理论设计了含偶氮苯基的聚硅氧烷液晶模型，通过改变基元结构中的柔性部分、刚性部分及端基部分制得了一系列含不同侧链的偶氮液晶高分子：产物1～6，其中产物2比产物1多出一段柔性部分-CH2CH2CH2O-；产物3比产物2多出一个刚性苯环Ar；产物4，产物5和产物6含有不同的末端尾基，分别为：SO3H、NO2、COOH，上述六种化合物在分子设计上有递进关系，以便研究液晶分子结构变化对液晶性能的影响。该系列化合物结构经红外（FT-IR）表征均正确；然后在偏光显微镜（POM）下获取其织构信息，表明六种化合物均为近晶型液晶，但织构各异；再经差示扫描量热仪（DSC）测试得出其相变区间（熔点Tm～清亮点Ti），产物1：148.34～210.66℃；产物2：140.51～192.67℃；产物3：176.14～230.09℃；产物4：191.04～274.95℃；产物5：155.558～226.381℃；产物6：164.68～251.61℃，最后对比分析得出分子结构与其液晶性能间的关系。研究表明：（1）在分子结构框架类似的条件下，改变细微结构不会影响液晶化合物的晶型，只会影响其织构信息。（2）柔性链的嵌入会降低液晶化合物的熔点及清亮点，相变区间相应减小。（3）增加介晶基元的刚度会提高液晶化合物的熔点及清亮点，相变区间变化不大。（4）端基极性不同会影响其相转变温度，其影响是端基极性，氢键，空间效应综合作用的结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 液晶分类
• 1.1.1 按分子排列的形式
• 1.1.2 按照液晶的形成条件不同
• 1.2 高分子液晶
• 1.3 侧链高分子液晶
• 1.4 偶氮类液晶
• 1.5 含偶氮基团的侧链液晶高分子
• 1.6 含偶氮基团的侧链液晶高分子的研究进展
• 1.6.1 聚氨酯型
• 1.6.2 聚苯乙烯型
• 1.6.3 聚酰胺型
• 1.6.4 聚（甲基）丙烯酸酯型
• 1.6.5 聚硅氧烷型
• 1.7 侧链高分子液晶结构与性能的关系研究
• 1.7.1 柔性间隔基的影响
• 1.7.2 介晶基元刚性核的影响
• 1.7.3 末端尾基的影响
• 1.7.4 中心桥键的影响
• 1.7.5 侧基的影响
• 1.8 偶氮类液晶高分子的应用前景
• 1.8.1 在光致变色材料方面的应用
• 1.8.2 在用于光调制偏振片的应用
• 1.8.3 在光调制光子晶体中的应用
• 1.8.4 在光调制微透镜中的应用
• 1.8.5 偶氮液晶在色谱中的应用
• 1.8.6 在其它方面的应用
• 1.9 液晶的表征
• 1.9.1 热台偏光显微镜（POM）
• 1.9.2 差示扫描量热法（DSC）
• 2 含偶氮苯基的侧链液晶高分子的分子设计
• 3 含不同柔性链段、刚性核的偶氮类侧链液晶的合成及性能研究
• 3.1 实验所需药品及仪器
• 3.2 合成路线
• 3.3 合成部分
• 3.3.1 液晶产物 1 的合成
• 3.3.2 液晶产物 2 的合成
• 3.3.3 液晶产物 3 的合成
• 3.4 含不同柔性链段、刚性核的偶氮类侧链液晶的偏光分析
• 3.4.1 液晶基元 1 偏光分析
• 3.4.2 液晶产物 1 偏光分析
• 3.4.3 液晶基元 2 偏光分析
• 3.4.4 液晶产物 2 偏光分析
• 3.4.5 液晶基元 3 偏光分析
• 3.4.6 液晶产物 3 偏光分析
• 3.5 含不同柔性链段、刚性核的偶氮类侧链液晶 DSC 分析
• 3.5.1 液晶产物 1 的 DSC 分析
• 3.5.2 液晶产物 2 的 DSC 分析
• 3.5.3 液晶产物 3 的 DSC 分析
• 3.6 柔性链段、刚性核与液晶性能的关系研究
• 4 含不同端基的偶氮类侧链液晶的合成及性能研究
• 4.1 实验所需药品及仪器
• 4.2 合成路线
• 4.3 合成部分
• 4.3.1 端基为磺酸基的偶氮类聚硅氧烷液晶（产物 4）的合成
• 4.3.2 端基为硝基的偶氮类聚硅氧烷液晶（产物 5）的合成
• 4.3.3 端基为羧基的偶氮类聚硅氧烷液晶（产物 6）的合成
• 4.4 含不同端基的偶氮类侧链液晶的偏光分析
• 4.4.1 液晶产物 4 的偏光分析
• 4.4.2 液晶产物 5 的偏光分析
• 4.4.3 液晶产物 6 的偏光分析
• 4.5 含不同端基的偶氮侧链液晶的 DSC 分析
• 4.5.1 液晶产物 4 的 DSC 分析
• 4.5.2 液晶产物 5 的 DSC 分析
• 4.5.3 液晶产物 6 的 DSC 分析
• 4.6 端基与液晶性能的关系研究
• 5 实验中需要注意的问题
• 6 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间取得的成果
• 致谢