功能性苯炔類聚合物的合成及性能研究.pdf

1、本論文從分子結(jié)構(gòu)的設計出發(fā)，對苯炔類聚合物和單體的功能化方面進行了深入研究。通過兩親性分子的設計可以得到性質(zhì)特殊的共軛聚合物材料，通過引入液晶基團可以達到特定的光譜調(diào)節(jié)的目的，通過氫鍵作用可以在納米尺度對分子間距離和角度等參數(shù)進行微調(diào)，因此，合成新型的聚對亞苯基亞乙炔基(PPE)和寡聚對亞苯基亞乙炔基(OPE)等苯炔類材料，利用苯炔結(jié)構(gòu)獨特的光學性能和相互作用來研究它們的構(gòu)型，并通過構(gòu)型的變化來研究其與光譜之間的聯(lián)系成為了本論文研究的重

2、點，主要包括以下幾個部分。 (1)軟硬嵌段兩親性苯炔類共軛聚合物的合成、表征以及形態(tài)學研究。通過Sonogashira反應，在零價鈀催化的條件下合成了兩種主鏈含有親水性官能團以及不同長度苯炔結(jié)構(gòu)的多嵌段型兩親性共軛聚合物。隨后，針對聚合物的特點進行了多方位的光譜表征，其中包括變溫，延時等手段的表征，從熒光光譜的變化和模型小分子的相關(guān)譜圖可以看出，聚合物的光譜隨著濃度的變化產(chǎn)生了相應的位移，同時，利用原子力顯微鏡(AFM)與熒光顯

3、微鏡圖像觀察了聚合物形態(tài)隨濃度的變化，在納米尺度觀察到了納米線的形成，這種自組裝結(jié)構(gòu)會隨著聚合物濃度的增加產(chǎn)生納米級分子纏繞的次級結(jié)構(gòu)，最后，通過WAXD的研究確定了聚合物的本體狀態(tài)。 (2)合成了兩種含氰基聯(lián)苯液晶基團的新型聚對亞苯基亞乙炔基(PPE)，并對其進行了結(jié)構(gòu)表征和性能研究。差示掃描量熱儀(DSC)和偏光顯微鏡(POM)的結(jié)果證明了在液晶單元含量較大時聚合物才會出現(xiàn)明顯的液晶形態(tài)。熒光光譜表明，在降溫前后液晶聚合物的

4、發(fā)光光譜發(fā)生了明顯的變化。同時，對聚合物進行能量轉(zhuǎn)移研究發(fā)現(xiàn)隨著溶液濃度的增加，F(xiàn)orster能量轉(zhuǎn)移更加完全；另外，利用原子力顯微鏡(AFM)對聚合物降溫前后的形態(tài)變化進行了觀察。結(jié)果表明，液晶性質(zhì)可以導致聚合物形態(tài)的變化進而帶來發(fā)光光譜的改變，為今后制備液晶可控型發(fā)光聚合物提供了理論依據(jù)。 (3)合成了一種含有多羥基結(jié)構(gòu)的寡聚OPE材料，并針對這種材料進行了STM的形態(tài)學表征。通過STM探針對多羥基OPE單體進行石墨(HOP

5、G)液固界面的觀測，得到了兩種大范圍的有序結(jié)構(gòu)，并且發(fā)現(xiàn)了其中一種結(jié)構(gòu)的熱力學不穩(wěn)定性，在探針輕微的擾動條件下這種有序結(jié)構(gòu)會消失。隨后，針對羥基和羧基獨特的氫鍵效應，進行了共混的研究，發(fā)現(xiàn)了不同長度的二羧酸類單體會對多羥基OPE單體形成的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)進行微調(diào)，從而改變分子間的距離，為今后分子器件的發(fā)展提供了一個參考。另外，合成了三種烷基取代的PPE，其中兩種為結(jié)構(gòu)相同分子量不同的間位烷基取代型PPE，另一種為全烷基取代型PPE。通過對STM