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新型手性液晶单体及胆甾弹性体的合成与性能研究

作　者: 王柏
导　师: 胡建设
学　校: 东北大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 胆甾相 液晶单体 聚合物 交联剂 弹性体 手性
分类号: O753.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


作为一类新型功能高分子材料,胆甾液晶弹性体除具有胆甾液晶优异的光学性质外,还具有网络高分子优良的机械性能、热和化学稳定性,是目前液晶高分子研究领域中的前沿课题。因此,本论文重点开展新型手性液晶单体及胆甾弹性体的研究,这些研究不仅丰富了液晶的研究内容,同时也为进一步研究其在压电、铁电和微电子等领域的应用打了基础。本论文合成了七种含胆甾基的液晶手性单体(M1-M7),一种含薄荷基的手性液晶单体(M8)、一种非液晶交联剂(N1)和一种向列相液晶交联剂(N2),它们分别为4-胆甾氧羰基戊酸-4’-十一烯酸对苯二酚双酯(M1)、4-胆甾氧羰基戊酸-4’-十一烯酸对联苯酚双酯(M2)、4-胆甾氧羰基戊酸-4’-十一烯酰氧基苯甲酸对苯二酚双酯(M3)、4-胆甾氧羰基戊酰氧基苯甲酸-4’-十一烯酸对苯二酚双酯(M4)、4-胆甾氧羰基戊酸-4’-十一烯酰氧基苯甲酸对联苯酚双酯(M5)、4-胆甾氧羰基戊酰氧基苯甲酸-4’-十一烯酸对联苯酚双酯(M6)、4-胆甾氧羰基戊酰氧基苯甲酸-4’-十一烯酰氧基苯甲酸对苯二酚双酯(M7)、4-孟氧基乙酸-4’-十一烯酰氧基苯甲酸对联苯酚双酯(M8)、4,4’-十一烯酸对苯二酚双酯(N1)和4,4’-十一烯酰氧基苯甲酸对苯二酚双酯(N2),然后并分别将这些单体与聚甲基含氢硅氧烷(PMHS)进行接枝聚合,得到均聚物P1-P8,另外还将M1和N2；M2和N1及M8和N2分以别与PMHS进行接枝聚合,合成出三个系列侧链胆甾相液晶弹性体P1系列,P2系列和P8系列。以上所合成的手性液晶单体和聚合物在国内外均未见报道,所合成中间体、单体与聚合物的化学结构均通过红外光谱(FT-IR)或核磁共振仪(1H-NMR)的表征,液晶性能通过了偏光显微镜(POM)、差示扫描量热仪(DSC)和热失重分析(TGA)的分析,讨论了结构和共聚组成对单体、聚合物的相转变温度、相变类型及液晶织构的影响。手性单体M1-M7均为左旋化合物,随着液晶核刚性逐渐增加,对应单体的比旋光度的绝对值减小。M1-M8均呈现胆甾相的油丝织构和焦锥织构,此外M2与M7还出现了胆甾相的指纹织构；M3、M5与M6还出现胆甾相螺旋织构；M8还呈现SC*的破碎扇形织构,且在Sc*区能看到样品的选择反射现象,升温时选择反射“红移”,而降温时反射颜色“蓝移”；N1为非液晶化合物；N2呈现互变向列型丝状织构和单变近晶相的扇形织构。所有均聚物,弹性体都呈现胆甾相的Grand-jean织构。除N1外,所有其它单体均出现熔融转变和液晶相向各向同性向之间的转变,此外,M5与M6还出现了玻璃化转变,M8还出现了SC*相转变,N2还在降温过程出现了单变近晶相转变；对于结构类似的单体,随刚性的增加,对应清亮点通常增加,所有均聚物及弹性体均出现玻璃化转变和清亮点,而且表现出良好的热稳定性。对于P1系列弹性体,对应的Tg及Ti均随着液晶交联剂含量增加而呈现升高趋势；对于P2系列弹性体,对应的Tg随着交联剂含量增加而呈现先降后升,而Ti则一直降低的趋势；对于P8系列弹性体,对应的Tg随着交联剂含量增加而呈现先降后升,而Ti则呈现先升后降的趋势。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-9
目录  9-12
第一章 绪论  12-39
  1.1 液晶简介  12-22
    1.1.1 液晶的发现和研究简史  12-14
    1.1.2 液晶的分类  14-17
    1.1.3 形成液晶的条件  17
    1.1.4 液晶分子的化学结构与性质的关系  17-19
    1.1.5 液晶的表征  19-20
    1.1.6 液晶的相行为  20
    1.1.7 液晶的织构  20-22
  1.2 液晶高分子简介  22-25
    1.2.1 液晶高分子的产生及发展  22-23
    1.2.2 液晶高分子的分类  23
    1.2.3 液晶高分子的理论基础  23-24
    1.2.4 液晶高分子的应用  24-25
  1.3 胆甾相液晶高分子概述  25-28
    1.3.1 胆甾相液晶的特性  25-27
    1.3.2 胆甾相液晶高分子的设计  27
    1.3.3 胆甾相液晶高分子的研究现状  27-28
  1.4 侧链液晶高分子简介  28-33
    1.4.1 侧链液晶高分子概述  28-29
    1.4.2 侧链液晶高分子的分子设计与合成  29-32
    1.4.3 侧链液晶高分子的应用  32-33
  1.5 液晶弹性体  33-37
    1.5.1 液晶弹性体简介  33-34
    1.5.2 液晶弹性体的结构和分子设计  34-36
    1.5.3 液晶弹性体的制备方法  36
    1.5.4 液晶弹性体的应用  36-37
  1.6 本论文的特色与意义  37-39
第二章 实验部分  39-56
  2.1 主要实验试剂及理化性质  39-42
  2.2 测试方法及仪器  42-43
  2.3 合成路线  43-48
    2.3.1 中间体及单体的合成路线  43-47
    2.3.2 液晶聚合物的合成路线  47-48
  2.4 实验步骤  48-56
    2.4.1 液晶中间体及单体的制备  48-53
    2.4.2 液晶聚合物的制备  53-56
第三章 结果与讨论  56-126
  3.1 结构分析  56-86
    3.1.1 液晶中间体的红外分析  56-63
    3.1.2 液晶单体的红外分析  63-72
    3.1.3 液晶单体的核磁分析  72-74
    3.1.4 液晶均聚物的红外分析  74-82
    3.1.5 液晶弹性体的红外分析  82-86
  3.2 旋光度分析  86-87
  3.3 单体的液晶性能分析  87-109
    3.3.1 M_1的液晶性能分析  88-91
    3.3.2 M_2的液晶性能分析  91-93
    3.3.3 M_3的液晶性能分析  93-95
    3.3.4 M_4的液晶性能分析  95-96
    3.3.5 M_5的液晶性能分析  96-98
    3.3.6 M_6的液晶性能分析  98-100
    3.3.7 M_7的液晶性能分析  100-102
    3.3.8 M_8的液晶性能分析  102-104
    3.3.9 N_1的液晶性能分析  104-105
    3.3.10 N_2的液晶性能分析  105-109
  3.4 聚合物的液晶性能分析  109-126
    3.4.1 均聚物的液晶性能分析  109-113
    3.4.2 弹性体P_1系列的液晶性能分析  113-117
    3.4.3 弹性体P_2系列的液晶性能分析  117-121
    3.4.4 弹性体P_8系列的液晶性能分析  121-126
第四章 结论  126-128
参考文献  128-135
致谢  135

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中图分类: > 数理科学和化学 > 晶体学 > 非晶态和类晶态 > 类晶态 > 液晶
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