基于柱狀離子液晶聚合物(ILCPs)的設(shè)計合成及其相結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、離子液晶聚合物(Ionic Liquid Crystal Polymers，ILCPs)是一類具有液晶性能的離子型聚合物。由于兼有液晶有序與離子傳遞的性能，因此，該類聚合物具有十分優(yōu)異的機械、流變、壓電以及光學(xué)可逆等性能。本論文在“甲殼型”效應(yīng)的基礎(chǔ)上通過將咪唑陽離子與抗衡陰離子引入到聚乙烯與對苯二甲酸酯為主鏈的聚合物的側(cè)鏈上，來構(gòu)筑兩類新型的柱狀I(lǐng)LCPs。并通過陰離子交換來調(diào)節(jié)聚合物分子內(nèi)抗衡離子的種類，實現(xiàn)對該類ILCPs結(jié)構(gòu)的調(diào)

2、控，為構(gòu)筑新型高效的功能材料及液晶復(fù)合材料提供新思路與新途徑。本論文主要研究工作如下：
　　1.設(shè)計并合成了一類柔性側(cè)鏈的離子液晶單體2,5-二{[6(1-丁基-3'-咪唑基)己基]氧羰基}苯乙烯雙溴鹽2,5-bis{[6-(1-butyl-3′-imidazolium) hexyl] oxy carbonyl}styrene bis(bromide)(標(biāo)記為BImHCS-Br)。通過陰離子交換制備了其余不同抗衡陰離子的離子液晶單

3、體(BImHCS-X)(Xˉ=BF4ˉ, PF6ˉ and TFSIˉ)。運用NMR，F(xiàn)T-IR等測試對其進行表征，DSC、PLM等手段對單體的相轉(zhuǎn)變與液晶性質(zhì)進行了研究，發(fā)現(xiàn)該類離子液晶單體在室溫下呈液態(tài)且沒有液晶性質(zhì)。
　　2.通過自由基聚合的方法對上述單體進行聚合，得到相應(yīng)柱狀的ILCPs poly(BImHCS-X)(Xˉ=Brˉ, BF4ˉ, PF6ˉ and TFSIˉ)。1H NMR、FT-IR和GPC等對其進行了表

4、征。TGA實驗表明該類ILCPs具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。DSC與PLM實驗顯示除了含TFSIˉ聚合物之外，其余聚合物均具有明顯的液晶行為，且其液晶性質(zhì)能夠一直保持到熱分解。1D WAXD實驗表明該類柱狀I(lǐng)LCPs除了含TFSIˉ聚合物之外均自組裝形成了六方柱狀相(Colh)的液晶有序結(jié)構(gòu)。
　　3.通過多步合成以及陰離子交換的方法制備了一系列側(cè)鏈含有液晶基元的剛性側(cè)鏈的離子液晶單體2,5-二{[6(4-丁氧基-4'-咪唑基聯(lián)苯)己基]

5、氧羰基}苯乙烯鹽[2,5-bis{[6-(4-butoxy-4′-imidazolium biphenyl) hexyl] oxy carbonyl} styrene salts][標(biāo)記為(BImBHCS?X)(Xˉ=Brˉ, BF4ˉ, PF6ˉ and TFSIˉ)]。通過1H NMR， FT-IR及元素分析等對單體進行表征與確認。
　　4.通過自由基聚合的方法對上述單體進行聚合，得到相應(yīng)柱狀的ILCPs poly(BImBH

6、CS?X)(Xˉ=Brˉ, BF4ˉ, PF6ˉand TFSIˉ)。1H NMR、FT-IR和GPC等對聚合物進行了表征。TGA實驗顯示該類ILCPs具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。DSC與PLM實驗表明含Brˉ與BF4ˉ的ILCPs具有液晶性質(zhì)且能保持至熱分解，含PF6ˉ的聚合物雖然具有液晶性，但是在182 oC的高溫下液晶性質(zhì)消失，進入到各向同性狀態(tài)，而含TFSIˉ的聚合物在整個升溫與降溫的過程中均未出現(xiàn)液晶行為。1D和2D WAXD實驗顯示