聚硅氧烷類側(cè)鏈液晶彈性體的合成與液晶性能研究.pdf

1、液晶科學(xué)正朝著多功能化和高取向的方向發(fā)展，其中一個(gè)典型代表就是液晶彈性體。液晶彈性體除具有液晶的光學(xué)性質(zhì)和取向有序性，還具有彈性體優(yōu)良的機(jī)械性能、熱和化學(xué)穩(wěn)定性，成為近年來液晶高分子研究領(lǐng)域中的一大熱門課題。有關(guān)液晶彈性體的分子設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的研究已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)，探討體系組分間的相互作用及開發(fā)其在電子材料等高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用是目前液晶彈性體研究的兩大方向。 根據(jù)目前彈性體的發(fā)展現(xiàn)狀及研究的方向，本論文設(shè)計(jì)合成了不同交聯(lián)結(jié)構(gòu)的側(cè)

2、鏈型彈性體和相應(yīng)的非交聯(lián)側(cè)鏈型聚合物，以研究交聯(lián)單體和液晶單體對彈性體液晶性能的影響。 作為本論文所研究系列彈性體和非交聯(lián)聚合物的準(zhǔn)備，第二章設(shè)計(jì)合成了三種液晶單體和兩種交聯(lián)單體：膽甾型液晶單體(+)4-丙烯酰氧基苯甲酸-[4′-(2-甲基)丁氧基]聯(lián)苯酯(M1)，兼具膽甾和近晶相的液晶單體(+)4-(2-丙烯酰氧基)乙氧基苯甲酸-[4′-(2-甲基)丁氧基]聯(lián)苯酯(M2)，向列型液晶單體4-烯丙氧基苯甲酸-[4′-(4-n-戊

3、基苯甲酸)]對苯二酚雙酯(M3)；剛性的近晶型液晶交聯(lián)單體4-[3，5-二(丙烯酰氧基苯甲酸)]-[4′-(4-烯丙氧基苯甲酸)]對苯二酚雙酯(Mc2)，半剛性的非液晶交聯(lián)單體4-[3，5-二(十一烯酰氧基苯甲酸)]-[4′-(4-烯丙氧基苯甲酸)]對苯二酚雙酯(Mc3)。其中，液晶單體M1，M2和交聯(lián)單體Mc2，Mc3尚未見文獻(xiàn)報(bào)道。 第三章利用上述三種液晶單體，兩種交聯(lián)單體及另一柔性結(jié)構(gòu)的非液晶交聯(lián)單體三丙烯酸三羥甲基丙烷酯

4、(Mc1)制備了未見文獻(xiàn)報(bào)道的九個(gè)系列不同結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈型彈性體和相應(yīng)的三個(gè)系列非交聯(lián)側(cè)鏈型聚合物：含柔性交聯(lián)基元的彈性體系列P1-c1，P2-c1，P3-c1；含剛性交聯(lián)基元的彈性體系列P1-c2，P2-c2，P3-c2；含半剛性交聯(lián)基元的彈性體系列P1-c3，P2-c3，P3-c3；不含交聯(lián)基元的非交聯(lián)聚合物系列P1，P2，P3。重點(diǎn)討論了交聯(lián)單體結(jié)構(gòu)對彈性體相行為的影響，探討了體系中不同組分間的相互作用，得到如下結(jié)論：(1)液晶單體有

5、較強(qiáng)的維持液晶基元有序排列的能力是彈性體具有液晶性能的先決條件；柔性交聯(lián)單體對彈性體的液晶性能影響較小，但高交聯(lián)度時(shí)將導(dǎo)致彈性體液晶性能的喪失，在各向同性相以半剛性結(jié)構(gòu)的交聯(lián)單體進(jìn)行交聯(lián)，將削弱彈性體的液晶性能，并可能導(dǎo)致其液晶性能的喪失，在各向同性相以剛性結(jié)構(gòu)的交聯(lián)單體進(jìn)行交聯(lián)，將強(qiáng)烈削弱彈性體的液晶性能，并可能導(dǎo)致其液晶性能的喪失，即由于體系各組分間存在耦合作用，如果在各向同性相進(jìn)行交聯(lián)制備液晶彈性體，交聯(lián)單體的剛性越強(qiáng)，對彈性體液

6、晶性能的削弱也越強(qiáng)；交聯(lián)單體的引入不改變彈性體的液晶相類型。 (2)提出了近似估算交聯(lián)單體對彈性體玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的影響的公式Tg=Tgo+ρx·(Kx+αx)，式中Kx，αx分別是有關(guān)交聯(lián)作用和增塑作用的常數(shù)；ρx是彈性體的交聯(lián)密度；Tg和Tg0分別是彈性體和相應(yīng)非交聯(lián)聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。 (3)可由公式Ti=Ti0+△F/△S近似估算交聯(lián)單體對彈性體清亮點(diǎn)溫度的影響，式中△F代表交聯(lián)結(jié)構(gòu)由液晶態(tài)時(shí)的構(gòu)象改變?yōu)楦飨蛲?/p>

7、性相時(shí)的構(gòu)象所需的能量，Ti和Ti0分別是彈性體和相應(yīng)非交聯(lián)聚合物的清亮點(diǎn)溫度。 (4)制備液晶性能優(yōu)良的側(cè)鏈液晶彈性體必須：①使用保持液晶基元有序排列能力強(qiáng)的液晶單體，以賦予彈性體良好的液晶性能；②如果在各向同性相交聯(lián)制備彈性體，使用分子柔順性好的交聯(lián)單體，以減少交聯(lián)對彈性體液晶性能的破壞。 本論文的重點(diǎn)在于研究液晶單體及交聯(lián)單體對彈性體液晶性能的影響，目的在于為制備液晶性能優(yōu)良的液晶彈性體提供理論或經(jīng)驗(yàn)上的指導(dǎo)，因此