含羧酸液晶与聚苯胺自组装超分子液晶的制备与表征

论文摘要

超分子液晶是基于次价键相互作用的液晶复合体系,氢键、范德华相互作用、静电相互作用、疏水作用等可用于超分子液晶的组装,或直接导致扩展液晶基元（extended mesogen）的形成。在各种弱相互作用中,氢键作为一种强度适中的作用力,其高度选择性、饱和性和方向性使其成为稳定和构建超分子结构的理想作用力。羧基是氢键中倍受青睐的质子给予体,本文是通过含羧酸的液晶与聚苯胺的氢键自组装来制备超分子液晶体系的。本文设计合成了九种单体：4-（10-十一酰烯酰氧基）苯甲酸（M1）、4’-（4-（10-十一酰氧基）苯甲酰氧基）-4-联苯羧酸（M2）、4’-(2-氟-4-（10-十一酰氧基）苯甲酰氧基-4-联苯羧酸（M3）、4-（4-（10-十一酰氧基）联苯酰氧基）-4’-氰基-3-氟苯酚酯（M4）、4-（4-（烯丙氧基）联苯酰氧基）-4-氰基-3-氟苯酚酯（M5）、4-（10-十一酰氧基）苯基4-（烯丙氧基）-4-联苯羧酸酯（M6）、4-（4-（己酰氧基）苯甲酰氧基）-2-氟-苯甲酸（M7）、4-（4-（己酰氧基）苯甲酰氧基）苯甲酸（M8）、4-（4-（辛酰氧基）苯甲酰氧基）苯甲酸（M9）。将单体M1、M4与聚甲基含氢硅氧烷（PMHS）接枝共聚,合成聚合物P1系列；将单体M3、M4与聚甲基含氢硅氧烷（PMHS）接枝共聚,合成聚合物P2系列；将单体M2、M5与聚甲基含氢硅氧烷（PMHS）接枝共聚,合成聚合物P3系列；将单体M3、M5与聚甲基含氢硅氧烷（PMHS）接枝共聚,合成聚合物P4系列；将单体M1、M6与聚甲基含氢硅氧烷（PMHS）接枝共聚,合成聚合物P5系列；将单体M2、M6与聚甲基含氢硅氧烷（PMHS）接枝共聚,合成聚合物P6系列。将含羧基的M2、M3、M7-M9五种液晶单体分别与聚苯胺通过氢键自组装,合成了超分子复合物H1-H5。将含羧基的液晶聚合物P1-P6系列分别与聚苯胺通过氢键自组装,合成了超分子聚合物N1-N6系列。其中的液晶单体及六个系列液晶聚合物和五个超分子复合物及系列的超分子聚合物在国内外均未见报道,因此本论文的研究具有原创性。采用用红外光谱分析（FT-IR）和质子的核磁共振波谱分析（1H-NMR）对单体进行结构表征；采用示差扫描量热计（DSC）和热台偏光显微镜（POM）对液晶单体、超分子复合物、所有的液晶聚合物及超分子聚合物进行了液晶性能表征。研究结果表明,单体M2和M6为近晶相液晶,M4、M5、M7-M9为向列相液晶；聚合物P1-P3为向列相液晶,P4-P6为近晶相液晶；五个超分子复合物熔点增高；六个超分子聚合物系列液晶范围变宽。本文研究内容不仅具有重要的理论意义,而且也为具有动态功能特性的超分子液晶器件设计创造了条件。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 液晶简介
• 1.1.1 液晶的基本概念及发展简史
• 1.1.2 液晶的分类
• 1.2 液晶高分子
• 1.2.1 液晶高分子的结构
• 1.2.2 液晶高分子的织构
• 1.3 超分子化学介绍
• 1.4 超分子液晶
• 1.4.1 基于单重氢键的超分子液晶体系
• 1.4.2 氢键组装超分子液晶的研究意义
• 1.4.3 氢键自组装超分子液晶的发展与应用
• 1.5 本论文的特色与意义
• 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 液晶中间体及单体的合成路线
• 2.3.2 液晶聚合物的合成路线
• 2.3.3 聚苯胺合成路线
• 2.3.4 氢键自组装超分子复合物的合成路线
• 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
• 2.4.3 聚苯胺的制备方法
• 2.4.4 氢键自组装超分子复合物的制备
• 2.4.5 氢键自组装超分子聚合物的制备
• 第3章 结果与讨论
• 3.1 红外分析
• 3.1.1 部分中间体的红外分析
• 3.1.2 单体的红外分析
• 3.1.3 聚合物的红外分析
• 3.1.4 氢键自组装超分子复合物的红外分析
• 3.1.5 氢键自组装超分子聚合物的红外分析
• 3.2 单体的核磁分析
• 1的核磁分析'>3.2.1 单体M₁的核磁分析
• 2的核磁分析'>3.2.2 单体M₂的核磁分析
• 3的核磁分析'>3.2.3 单体M₃的核磁分析
• 4的核磁分析'>3.2.4 单体M₄的核磁分析
• 5的核磁分析'>3.2.5 单体M₅的核磁分析
• 6的核磁分析'>3.2.6 单体M₆的核磁分析
• 3.3 热分析
• 3.3.1 单体的热分析
• 3.3.2 聚合物的热分析
• 3.3.3 氢键自组装超分子复合物的热分析
• 3.3.4 氢键自组装超分子聚合物的热分析
• 3.4 偏光分析
• 3.4.1 单体的偏光分析
• 3.4.2 聚合物的偏光分析
• 3.4.3 氢键自组装超分子复合物的偏光分析
• 3.4.4 氢键自组装超分子聚合物的偏光分析
• 3.5 扫描电镜形貌分析
• 3.5.1 聚苯胺的形貌分析
• 3.5.2 聚合物的形貌分析
• 3.5.3 氢键自组装超分子聚合物的形貌分析
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文