聚硅氧烷類側鏈液晶彈性體的合成與液晶性能研究.pdf

1、液晶科學正朝著多功能化和高取向的方向發(fā)展，其中一個典型代表就是液晶彈性體。液晶彈性體除具有液晶的光學性質和取向有序性，還具有彈性體優(yōu)良的機械性能、熱和化學穩(wěn)定性，成為近年來液晶高分子研究領域中的一大熱門課題。有關液晶彈性體的分子設計及結構與性質的研究已經成為研究熱點，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領域的應用是目前液晶彈性體研究的兩大方向。 根據目前彈性體的發(fā)展現狀及研究的方向，本論文設計合成了不同交聯結構的側

2、鏈型彈性體和相應的非交聯側鏈型聚合物，以研究交聯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聚合物的準備，第二章設計合成了三種液晶單體和兩種交聯單體：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和交聯單體Mc2，Mc3尚未見文獻報道。 第三章利用上述三種液晶單體，兩種交聯單體及另一柔性結構的非液晶交聯單體三丙烯酸三羥甲基丙烷酯

4、(Mc1)制備了未見文獻報道的九個系列不同結構的側鏈型彈性體和相應的三個系列非交聯側鏈型聚合物：含柔性交聯基元的彈性體系列P1-c1，P2-c1，P3-c1；含剛性交聯基元的彈性體系列P1-c2，P2-c2，P3-c2；含半剛性交聯基元的彈性體系列P1-c3，P2-c3，P3-c3；不含交聯基元的非交聯聚合物系列P1，P2，P3。重點討論了交聯單體結構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，得到如下結論：(1)液晶單體有

5、較強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；柔性交聯單體對彈性體的液晶性能影響較小，但高交聯度時將導致彈性體液晶性能的喪失，在各向同性相以半剛性結構的交聯單體進行交聯，將削弱彈性體的液晶性能，并可能導致其液晶性能的喪失，在各向同性相以剛性結構的交聯單體進行交聯，將強烈削弱彈性體的液晶性能，并可能導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行交聯制備液晶彈性體，交聯單體的剛性越強，對彈性體液

6、晶性能的削弱也越強；交聯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單體對彈性體玻璃化轉變溫度的影響的公式Tg=Tgo+ρx·(Kx+αx)，式中Kx，αx分別是有關交聯作用和增塑作用的常數；ρx是彈性體的交聯密度；Tg和Tg0分別是彈性體和相應非交聯聚合物的玻璃化轉變溫度。 (3)可由公式Ti=Ti0+△F/△S近似估算交聯單體對彈性體清亮點溫度的影響，式中△F代表交聯結構由液晶態(tài)時的構象改變?yōu)楦飨蛲?/p>

7、性相時的構象所需的能量，Ti和Ti0分別是彈性體和相應非交聯聚合物的清亮點溫度。 (4)制備液晶性能優(yōu)良的側鏈液晶彈性體必須：①使用保持液晶基元有序排列能力強的液晶單體，以賦予彈性體良好的液晶性能；②如果在各向同性相交聯制備彈性體，使用分子柔順性好的交聯單體，以減少交聯對彈性體液晶性能的破壞。 本論文的重點在于研究液晶單體及交聯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驗上的指導，因此