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《东北大学》 2008年
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含氟液晶聚合物及液晶弹性体的合成与表征

高永梅  
【摘要】:由于含氟液晶低黏度,高电阻率,高稳定性,合适的介电常数,快速响应等优点,使得含氟液晶材料在显示材料中占了重要的地位。 氟原子比较小,有很大的电负性、低极化度和强烈的氟-氟原子斥力,氟原子的引入会使液晶高分子的许多性质发生改变。根据含氟原子或基团位置的不同,含氟液晶可分为三类:端基含氟的液晶化合物、侧向氟原子取代的液晶化合物和中心桥键氟取代的液晶化合物。根据其所在的液晶体系、在分子中的位置和数量的变化,氟原子赋予了液晶很多不同的性质,并且氟的脂溶性使末端及侧链含氟的化合物在混合液晶配方中能明显增加其他液晶成分的溶解性,适用于混合液晶的配方,这就为调配各种高性能混合液晶提供了宽阔的选择余地。 本论文合成了四种液晶单体:含氟液晶单体4-(4-烯丙氧基-苯甲酸)4’-[2-(3-三氟甲基-苯氧基)乙酰氧基]-联苯基酯(M1)、4-烯丙氧基-苯甲酸4-[2-(3-三氟甲基-苯氧基)乙酰氧基]-苯基酯,手性液晶单体3-(4-烯丙氧基-苯基)-丙烯酸胆甾醇酯(M3)、3-(4-十一烯酰氧基-苯基)-丙烯酸胆甾醇酯(M4)。并将含氟液晶单体和手性液晶单体与聚甲基含氢硅氧烷进行接枝共聚,合成出2个系列具有不同化学结构和性能的侧链型含氟液晶聚合物和1个系列含氟液晶弹性体。此外,还合成了一种主链型液晶离聚物,镶嵌在液晶主链上的磺酸基离子与对氟苯胺生成了相应的磺酸盐,从而在液晶高分子中引入氟原子,得到一种新型的含氟超分子液晶。 通过用红外光谱分析(IR)和质子的核磁共振波谱分析(1H NMR)对单体的化学结构进行了表征,结果表明它们的结构都符合分子设计;用旋光测试仪验证了两种手性单体M3和M4均具有光学活性;用示差扫描量热计(DSC)和热台偏光显微镜(POM)测定了它们的相变温度、焓变、偏光织构等性质。DSC和POM的分析结果表明:含氟液晶单体M1是典型的向列型液晶;含氟液晶单体M2显示较宽范围的蓝相;手性液晶单体M3和M4均属于胆甾型液晶,且具有液晶相温度范围宽,热稳定性好等优点。 本论文中合成的含氟超分子液晶,通过接枝共聚合成的含氟侧链液晶聚合物P1、P2系列及侧链液晶弹性体P3系列,也都通过了红外光谱(IR),旋光、示差扫描量热计(DSC)、热失重分析仪(TG)和热台偏光显微镜(POM)的综合分析。分析结果表明:P1系列均属于胆甾型液晶,P2系列中P2-1~P2-6液晶性能都很好,P3系列中P3-1~P3-5也都属于胆甾型液晶,这三个系列都是左旋的光学活性物质,并具有良好的热稳定性;所合成的主链液晶离聚合物,以及引入氟原子后得到的含氟超分子液晶都属于向列型液晶。
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