手性主鏈-非手性液晶基元側(cè)鏈的液晶高分子聚合物的制備和性能研究.pdf

1、手性液晶聚合物可被廣泛應(yīng)用于光電顯示、光信息儲(chǔ)存和非線性光學(xué)等領(lǐng)域，是液晶聚合物材料領(lǐng)域的重要研究課題。傳統(tǒng)的側(cè)鏈型手性液晶聚合物主要通過(guò)液晶基元中的不對(duì)稱碳來(lái)引入手性結(jié)構(gòu)，對(duì)主鏈提供單一手性的手性主鏈-非手性液晶基元側(cè)鏈型液晶聚合物少有報(bào)道。本論文在對(duì)手性液晶聚合物的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展進(jìn)行評(píng)述的基礎(chǔ)上，運(yùn)用烯烴復(fù)分解反應(yīng)設(shè)計(jì)、制備了2種新的手性主鏈-非手性液晶基元側(cè)鏈型液晶聚合物，對(duì)液晶聚合物的性能進(jìn)行了初步研究。主要研究工作如下:

2、>　　(1)以丙烯酰氯、D-泛酰內(nèi)酯、環(huán)戊二烯等為原料，經(jīng)酯化、Diels-Alder反應(yīng)、低溫水解等反應(yīng)合成了(S)-5-降冰片烯-2-羧酸，對(duì)合成和純化條件進(jìn)行了討論，對(duì)(S)-5-降冰片烯-2-羧酸結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，測(cè)得其比旋光度為-137.8°。
　　(2)以4-丁氧基苯甲酸、2，5-二羥基苯甲酸和芐溴等為原料，合成了一種在腰部含有活性羧基的液晶基元。再分別通過(guò)3-溴丙醇和6-溴己醇腰接(S)-5-降冰片烯-2-羧酸手性主鏈

3、，合成了2種新的手性主鏈-非手性液晶基元側(cè)鏈型液晶單體Y3和Y6。采用1H-NMR、FTIR、TGA、DSC、CD等多種現(xiàn)代分析手段對(duì)各步產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和單體的性能進(jìn)行了研究，討論了合成和純化條件。結(jié)果表明:由于液晶單元和連接基的稀釋效應(yīng)，2種單體的比旋光度低于(S)-5-降冰片烯-2-羧酸，但腰接反應(yīng)不改變光學(xué)構(gòu)型。連接基碳鏈長(zhǎng)度增加，有利于剛性單元的熱運(yùn)動(dòng)，提高了單體的熱穩(wěn)定性，且2種單體的分解機(jī)理不同。
　　(3)單體Y3和Y6

4、經(jīng)Grubbs-2st催化劑催化的烯烴復(fù)分解反應(yīng)成功制備了手性主鏈-非手性液晶基元側(cè)鏈型液晶高分子J3和J6，采用1H-NMR、GPC、POM、TGA、DSC、CD和SAXS等多種現(xiàn)代分析手段對(duì)聚合物的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:2種聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量均達(dá)到2萬(wàn)以上，相對(duì)分子質(zhì)量分布窄;單體聚合后的比旋光度大小基本不變，但改變光學(xué)構(gòu)型;在一定溫度范圍內(nèi)，2種聚合物均表現(xiàn)為向列型液晶，呈現(xiàn)特有的Cotton效應(yīng)、衍射圖形和彩色紋理;

5、J6的Tm約為42～43℃，Tc約在80～85℃，與J3相比，具有更好的液晶性能和熱穩(wěn)定性。
　　上述研究結(jié)果表明，以手性降冰片烯主鏈結(jié)構(gòu)提供單一手性制備手性主鏈-非手性液晶基元側(cè)鏈型的手性液晶聚合物是可行的。
　　本論文的創(chuàng)新之處:(1)突破傳統(tǒng)側(cè)鏈型手性液晶聚合物都由液晶側(cè)鏈提供手性的約束，制備了主鏈提供單一手性的手性主鏈-非手性液晶基元側(cè)鏈型液晶聚合物，并研究了其性能;(2)設(shè)計(jì)、合成了2種新的聚手性降冰片烯類液晶高分