含氟手性侧链液晶聚合物的制备及其性能研究

论文摘要

氟原子具有电子效应、模拟效应、阻碍效应和渗透效应等特殊的性质,因此在液晶材料中引入氟原子会使液晶许多性质发生改变。含氟类的液晶具有黏度低,电阻率很高,响应速度较快,提高介电常数等优点,由于这些优良特点,含氟液晶具有广阔的应用前景。手性液晶材料因其独特的光学、电学性质而日益受到广泛重视。这类液晶材料的分子因手性中心的存在而形成螺旋结构,螺旋结构的存在使其具有一般液晶高分子所不具有的光学性质,其液晶类型一般为胆甾相或近晶相。本论文合成了五种液晶单体和两种手性单体：十一烯胆甾酯（M1）、4-（4-烯丙氧基苯甲酰氧基）-4＇-{6-（4-氟苯甲酰胺基）}已酰氧基联苯（M2）、2-{5-{4[4-（4-烯丙氧基苯甲酰氧基）苯基]苯氧羰基}戊酸}-5-（4-氟苯甲酸）异山梨醇酯（M3）、2-{5-{4[4-（4-烯丙氧基苯甲酰氧基）苯基]苯氧羰基}戊酸}-5-{6-（4-氟苯甲酰胺基）己酸}异山梨醇酯（M4）、2-{5-{4[4-（4-十一烯酰氧基）苯基]苯氧羰基}戊酸}-5-（4-氟苯甲酸）异山梨醇酯（M5）、2-{5-{4[4-（4-烯丙氧基）苯基]苯氧羰基}戊酸}-5-（4-氟苯甲酸）异山梨醇酯（M6）、2-{5-{4[4-（4-烯丙氧基）苯基]苯氧羰基}戊酸}-5-（4-全氟辛酸）异山梨醇酯（M7）。同时,合成了3个系列聚合物P1-P3,除单体M1外,其余单体和聚合物均未见国内外报道。采用红外光谱仪（FT-IR）、差示扫描量热仪（DSC）、偏光显微镜（POM）及旋光测定仪等对所合成的单体、液晶聚合物结构与性能进行了测定。结果表明：所合成的单体和聚合物的化学结构都符合分子设计。M1为胆甾型液晶单体,M2为含氟向列型液晶单体,M3、M4和M5为含氟胆甾型液晶单体,M6和M7为含氟手性单体。聚合物P1～P3系列均属于胆甾型液晶,升降温过程均呈现彩色的Grand-jean织构。随着单体M3含量的增加,P1系列的Tg呈现上升趋势,Ti呈现先下降后上升的趋势；随着单体M4含量的增加,P2系列的Tg和Ti均呈现上升趋势；随着单体M5含量的增加,P3系列的Tm呈现先下降后上升的趋势,Ti呈现上升趋势。P1、P2和P3系列均是光学活性物质,并且这三个系列都具有良好的热稳定性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 液晶
• 1.1.1 液晶的起源与发展
• 1.1.2 液晶的研究领域
• 1.1.3 液晶的分类
• 1.2 液晶高分子简介
• 1.2.1 液晶高分子
• 1.2.2 液晶高分子的发展简史
• 1.2.3 液晶高分子的分类
• 1.2.4 液晶高分子的理论
• 1.2.5 液晶高分子的化学结构与性能
• 1.2.6 液晶高分子性能测试
• 1.3 含氟液晶简介
• 1.3.1 含氟液晶的分子结构与性能
• 1.3.2 含氟液晶的研究现状及应用前景
• 1.4 本论文特色
• 第2章 实验部分
• 2.1 主要试剂及理化性质
• 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 液晶聚合物的合成
• 2.4 实验步骤
• 2.4.1 液晶中间体及单体的制备
• 2.4.2 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 单体及中间体的结构分析
• 3.1.2 聚合物的结构分析
• 3.2 旋光性能分析
• 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 液晶织构分析
• 1的液晶织构分析'>3.3.1 单体M₁的液晶织构分析
• 2的液晶织构分析'>3.3.2 单体M₂的液晶织构分析
• 3的液晶织构分析'>3.3.3 单体M₃的液晶织构分析
• 4的液晶织构分析'>3.3.4 单体M₄的液晶织构分析
• 5的液晶织构分析'>3.3.5 单体M₅的液晶织构分析
• 1系列的液晶织构分析'>3.3.6 聚合物P₁系列的液晶织构分析
• 2系列的液晶织构分析'>3.3.7 聚合物P₂系列的液晶织构分析
• 3系列的液晶织构分析'>3.3.8 聚合物P₃系列的液晶织构分析
• 3.4 热分析
• 3.4.1 单体的热性能分析
• 3.4.2 聚合物的热性能分析
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢