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苯酯苯类工字型液晶化合物的合成与性能研究

刘凡  
【摘要】:传统液晶分子绝大多数呈长棒状或长条形。近年来,一些与棒状分子几何特征明显不同的液晶分子不断被人们设计与合成,例如分子呈平板型的盘状结构、分子一端或两端上的碳原子具有两个长链取代基的燕尾结构、星型结构、香蕉型结构等等,随着液晶化学的发展,设计合成新型结构的液晶化合物已成为液晶分子设计的主要任务之一。将新型结构的液晶基元引入主链,合成各种各样的新型侧链液晶聚合物,分析它们不同于传统线性高分子的优良性能,正成为液晶高分子研究领域的前沿课题。本论文所展开的对“工”字型液晶化合物的合成及新型液晶聚合物的研究工作,不仅丰富了新型液晶化合物的种类,又为设计和合成具有特定性能的侧链液晶聚合物提供了一定的理论依据,同时还对研究新型侧链液晶聚合物的应用奠定了基础。 本文在查阅了大量的相关文献的基础上,设计与合成了四种工字型液晶化合物,两种直链液晶单体和相应两个系列的侧链液晶聚合物。四种工字型液晶化合物分别是:2,3-二烯丙氧基苯甲酰氧基丁二酸对乙氧基苯甲酸对苯二酚酯(M1)、2,3-二十一烯酰氧基苯甲酰氧基丁二酸对乙氧基苯甲酸对苯二酚酯(M2)、2,3-二乙酰氧基丁二酸对烯丙氧基苯甲酸对苯二酚酯(M3)、2,3-二烯丙氧基苯甲酰氧基苯甲酰氧基丁二酸乙酯(M4)和两种直链液晶单体:4-十一烯酰氧基苯甲酸对硝基苯甲酸对苯二酚酯(M5)、4-十一烯酰氧基苯甲酰氧基苯甲酰氧基胆甾醇酯(M6)。将它们与含氢硅氧烷进行接枝共聚反应,制备出新型液晶聚合物。 对所合成的工字型液晶化合物、液晶单体和侧链液晶聚合物采用红外光谱仪(FT-IR)、核磁共振仪(1H-NMR)、差示扫描量热仪(DSC)、及偏光显微镜(POM)等技术进行了结构表征与性能研究。实验结果表明,单体M1~M6均为液晶化合物。其中M1~M3为热致互变向列液晶,升温过程中呈现纹影织构和大理石纹状织构,降温过程中呈现纹影织构和球粒织构;M4为热致单变向列液晶,升温过程中呈现纹影织构和球粒织构;M5为热致互变近晶液晶,升温过程中呈现扇形织构和焦锥织构,降温过程中呈现焦锥织构;M6为热致单变胆甾液晶,升温过程中呈现油丝织构。 聚合物P1和P2系列均为互变的热致液晶聚合物。随着“工”字型液晶单体含量的增加,聚合物P1和P2系列的熔点Tm和清亮点Ti总体均有升高的趋势。但在P1系列中,当“工”字型液晶单体(M1)含量为15~20mol%时,对应的Ti为203.7℃、204.9℃,液晶相范围最小。在P2系列中,当“工”字型液晶单体(M2)含量为9~15mol%时,对应的Ti为228.2℃、217.1℃,液晶相范围最小。


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