氢键驱动下温度/pH响应型胆甾相液晶复合材料的制备及性能研究

论文摘要

本论文通过复合4-（6-丙烯酰氧基己氧基）苯甲酸（AHBA）与吡啶衍生物（ISIN、IMIN、SPIN和RPIN）制备了手性氢键复合物ISIN-AHBA, IMIN-AHBA, SPIN-AHBA和RPIN-AHBA。通过核磁共振和傅里叶红外光谱（FT-IR）表征了它们的结构,通过变温FT-IR、差热扫描量热仪、偏光显微镜以及Cano wedge方法研究了它们的热稳定性、相变行为以及螺旋扭曲力（HTP）温度特性。测试结果表明这四种手性氢键复合物在测试温度范围内具有较强的稳定性,且其HTP随温度的升高而减小。基于上述结论,我们以ISIN-AHBA为功能手性添加剂,将其与向列相液晶复合制备了两种刺激响应型材料,氢键聚合物稳定胆甾相液晶（PSCLC）薄膜和氢键胆甾相聚合物薄膜。氢键PSCLC薄膜通过聚合ISIN-AHBA和PSCLC的混合物制备而成,其在聚合前后均表现较好的温度响应性,尤其在聚合前,随着温度由30升高到75℃,其选择性反射波段（SRB）可实现可见光区间200nm的红移,对应的反射光颜色也由蓝色过渡到绿色以及最终的红色。氢键胆甾相聚合物薄膜通过聚合ISIN-AHBA和液晶单体的混合物制备而成,该薄膜具有温度和pH双重响应性。这种氢键胆甾相聚合物薄膜,当温度由60升高到200℃时,在可见光区间可实现50nm的红移；当在不同pH溶液中浸泡相同的时间时,呈现不同的pH响应性,在pH>7溶液中比在pH<7和pH=7溶液其SRB红移更明显。两种刺激响应材料的温度响应性均源于氢键的温度敏感性,随温度升高,氢键作用减弱,体系的HTP减小从而SRB红移。而氢键胆甾相聚合物薄膜在pH>7溶液的响应性是因为在碱液中-COOH与-OH-发生反应诱导氢键断裂,从而聚合物网络微观结构发生变化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 液晶
• 1.2.1 液晶简史
• 1.2.2 液晶定义及分类
• 1.3 胆甾相液晶
• 1.3.1 胆甾相液晶的光学性质
• 1.3.2 响应型胆甾相液晶概述及其国内外研究进展
• 1.3.3 氢键驱动响应型胆甾相液晶材料
• 1.4 本论文的研究意义及研究内容
• 第二章 手性氢键复合物的制备及性能研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料与实验设备
• 2.2.2 手性氢键受体的合成及表征
• 2.2.3 手性氢键复合物的组装
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 手性氢键复合物的红外光谱分析
• 2.3.2 手性氢键复合物的变温红外分析
• 2.3.3 手性氢键复合物的相转变行为
• 2.3.4 手性氢键复合物的HTP分析
• 2.4 章小结
• 第三章 氢键聚合物稳定胆甾相薄膜温度响应性研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料及实验仪器
• 3.2.2 氢键PSCLC薄膜的制备及温度响应性研究体系搭建
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 氢键PSCLC薄膜的温度响应性分析
• 3.3.2 氢键PSCLC薄膜的信息写入
• 3.4 章小结
• 第四章 氢键胆甾相聚合物薄膜温度/pH响应性研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料及实验仪器
• 4.2.2 氢键胆甾相聚合物薄膜的制备及温度/pH响应性研究体系搭建
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 氢键胆甾相聚合物薄膜的温度响应性分析
• 4.3.2 氢键胆甾相聚合物薄膜pH值响应性分析
• 4.4 章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 附录