基于氢键自组装功能性超分子侧链液晶聚合物的制备及研究

【摘要】：该毕业论文主要研究了基于氢键作用的超分子侧链液晶聚合物的设计、结构和性能,其中包括以氰基二苯乙烯为侧链的响应性超分子荧光聚合物的设计和性能研究,以及超分子共聚物的设计和液晶性能研究。论文主要包括以下几个方面:1.设计并合成了一类含氰基二苯乙烯结构的树枝状小分子,分子一端带有羟基,另一端接入三条烷基尾链。该类分子具有两种异构体,其中反式异构体为Z-CNBP,顺式异构体为E-CNBP。通过氢谱核磁共振(1HNMR)、质谱(MS)对其化学结构进行了确认。通过紫外光谱、荧光光谱、DFT模拟计算对小分子的光学性能做了详细研究。研究表明,Z-CNBP是一种具有异构化性质以及AI正效应的荧光液晶小分子,而E-CNBP不具有液晶性及AIE效应。Z-CNBP异构体与E-CNBP异构体在一定条件下通过顺反异构化发生相互转变。2.将端基含有酚羟基的Z-CNBP,E-CNBP分别与聚(4-乙烯基吡啶)(P4VP)通过氢键相互作用制备得到超分子聚合物P4VP(Z-CNBP)x P4VP(E-CNBP)X。通过红外光谱(FT-IR)、示差扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)、X射线小角散射(SAXS)对其相行为和相结构进行了详细研究。实验结果表明,两种超分子聚合物形成了不同的组装结构。P4VP(Z-CNBP)x,P4VP(E-CNBP)x两种超分子聚合物薄膜在紫外光和加热条件下能呈现光致变色及热致变色特点。3.设计了一类由P4VP、树枝状弯曲形分子12CBP以及线性分子PDP组成的三元共混体系,其中12CBP和PDP端基均为酚轻基,可同时与P4VP侧基的吡啶环上的]N原子发生氢键相互作用制备得到P4VP(12CBP)x(PDP)y(x+y=1)。FT-IR、DSC、POM、SAXS等多种研究表明该共混体系为均相体系,三组分自组装形成以P4VP为主链,12CBP和PDP为侧链的“无规共聚物”。该超分子侧链共聚物的聚集态结构与12CBP和PDP相对含量有关。当12CBP含量x≥0.5时,体系形成六方柱状相有序结构,柱子的直径随着体系中12CBP含量减少而逐渐减小。当12CBP含量0.5时,即使少量12CBP的引入也会引起体系层状相结构的破坏,体系表现为无定形状态。