含有不同類型交聯(lián)劑的液晶彈性體的合成與表征.pdf

1、液晶彈性體是一種新型的超分子體系，兼有彈性體和液晶的雙重特性(即彈性，有序性和流動(dòng)性)，液晶彈性體的研究是近10年來液晶聚合物研究領(lǐng)域的一個(gè)新興的分支學(xué)科。 本文采用不同液晶相類型的液晶單體(包括向列型、膽甾型和近晶型)，不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的交聯(lián)單體(包括脂肪碳鏈型交聯(lián)劑、含液晶基元的交聯(lián)劑、含離子基團(tuán)的交聯(lián)劑)與不同鏈結(jié)構(gòu)的聚合物主鏈(包括線型聚合物主鏈和環(huán)狀聚合物主鏈)發(fā)生聚合反應(yīng)，合成出具有不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈液晶彈性體，研究不同

2、交聯(lián)的化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)彈性體液晶性能的影響。 本文合成了三種液晶單體化合物，即向列型液晶單體4-(4-烯丙氧基)苯甲酰氧基－苯甲酸丁酯(M1)、膽甾型液晶單體4-烯丙氧基苯甲酸膽甾醇酯(M2)和顯示膽甾相和近晶相液晶態(tài)的液晶單體10-十一烯酸膽甾醇酯(M3)。合成了三種交聯(lián)單體，即全部是柔性組分的普通交聯(lián)單體1，6-己二醇二丙烯酸酯(MC1)、結(jié)構(gòu)中含有液晶基元的液晶交聯(lián)單體4,4，-二(4-烯丙氧基)苯甲酰氧基－聯(lián)苯(MC2)和結(jié)構(gòu)

3、中含有離子基團(tuán)的離子交聯(lián)單體2,2’-(1，2-二亞乙烯基)－雙{5-[(4-十一烯酰氧基苯基)－偶氮]}－苯磺酸(MC3)。利用所合成的三種液晶單體、三種交聯(lián)單體與線狀聚甲基含氫硅氧烷制備了九個(gè)系列不同結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈型液晶彈性體：含柔性交聯(lián)基元的彈性體P1C1，P2C1，P3C1系列；含剛性液晶交聯(lián)基元的彈性體P1C2，P2C2，P3C2系列；含磺酸離子交聯(lián)基團(tuán)的彈性體P1C3，P2C3，P3C3系列。另外，采用膽甾型液晶單體4-烯丙氧基

4、苯甲酸膽甾醇酯(M2)與三種交聯(lián)單體和環(huán)狀甲基含氫硅氧烷制備了三個(gè)系列的液晶彈性體P2C1H，P2C2H和P2C3H系列。其中，本文首次合成了含磺酸離子基團(tuán)的交聯(lián)單體和以此為原料制備的含離子基團(tuán)的系列液晶彈性體，該類彈性體兼具有液晶彈性體和液晶離聚物的多重特點(diǎn)，是本文的創(chuàng)新點(diǎn)，為對(duì)液晶彈性體和液晶離聚物的研究提供了新型素材。 采用紅外光譜和核磁共振分析方法對(duì)三種液晶單體和三種交聯(lián)單體進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征；采用紅外分析方法對(duì)所合成的十二

5、個(gè)系列的側(cè)鏈型液晶聚合物及彈性體進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。采用DSC、POM、X-射線等研究方法對(duì)三種液晶單體、液晶交聯(lián)單體和所有液晶聚合物及彈性體進(jìn)行了液晶性能表征。 普通柔性交聯(lián)單體的引入不改變彈性體的液晶相類型；隨著柔性交聯(lián)劑的含量的增加，聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和清亮點(diǎn)都呈下降趨勢(shì)，說明柔性交聯(lián)組分的增塑作用影響比交聯(lián)作用影響更顯著。具有線狀主鏈結(jié)構(gòu)的P2C1系列聚合物都是非晶液晶聚合物；而具有環(huán)狀主鏈結(jié)構(gòu)的P2C1H系列聚合物中則

6、有部分樣品是結(jié)晶或半結(jié)晶液晶聚合物，其結(jié)晶性隨柔性交聯(lián)組分的增加而降低。 剛性液晶交聯(lián)單體的引入不改變液晶彈性體的液晶相類型；隨著含剛性液晶交聯(lián)劑含量的增加，聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度并不呈現(xiàn)明顯的上升與下降趨勢(shì)；而清亮點(diǎn)卻都隨著液晶交聯(lián)組分的增加而降低。具有線狀主鏈結(jié)構(gòu)的P2C2系列聚合物都是非晶液晶聚合物；而具有環(huán)狀主鏈結(jié)構(gòu)的P2C2H系列聚合物則是結(jié)晶或半結(jié)晶液晶聚合物，隨液晶交聯(lián)程度的增加，其結(jié)晶性能改變不大。 含磺

7、酸離子基團(tuán)交聯(lián)組分的引入不改變液晶彈性體的液晶相類型；隨著含磺酸離子交聯(lián)劑的含量的增加，線狀主鏈結(jié)構(gòu)的系列液晶彈性體的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度略顯上升，環(huán)狀主鏈結(jié)構(gòu)的系列液晶彈性體的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度先略微下降，然后再略有上升。含磺酸離子基團(tuán)的液晶彈性體體系中除了化學(xué)交聯(lián)作用外，還具有離子基團(tuán)之間強(qiáng)烈的物理交聯(lián)作用；離子團(tuán)與液晶基元具有很強(qiáng)的相容性，液晶基元與離子簇混雜在一起，形成許多剛性很強(qiáng)的混合集團(tuán)，當(dāng)體系中離子基團(tuán)的含量達(dá)到一定程度時(shí)，體系的液