基于L--異亮氨酸衍生物的液晶單體及彈性體的合成與性能研究.pdf

1、手性液晶材料因其獨(dú)特的光電性能及其在非線性光學(xué)、快速光開關(guān)、微電子等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景而受到人們越來越多的重視。而設(shè)計(jì)與合成新型結(jié)構(gòu)的手性液晶化合物一直是液晶研究中的一個(gè)熱點(diǎn)。目前，有關(guān)以L-異亮氨酸衍生物作為手性劑來制備手性液晶材料的研究報(bào)道較少，因此，本論文以L-異亮氨酸衍生物為手性劑來合成手性液晶高分子的研究不僅豐富了液晶高分子的內(nèi)容，而且為設(shè)計(jì)和合成具有特定光電性能的液晶彈性體提供了新的思路和一定的理論依據(jù)。
　　本論

2、文設(shè)計(jì)并合成了四種含L-異亮氨酸衍生物的手性液晶單體和兩種液晶交聯(lián)劑，手性液晶單體分別為4-十一烯酸-4'-(2S，3S)-2-氯-3-甲基戊酸聯(lián)苯雙酯(M1)、4-十一烯酸-4'-(2S，3S)-2-氯-3-甲基戊酰氧苯甲酸聯(lián)苯雙酯(M2)、4-十一酰氧基苯甲酸-4'-(2S，3S)-2-氯-3-甲基戊酸聯(lián)苯雙酯(M3)、4-十一酰氧基苯甲酸-4'-(2S，3S)-2-氯-3-甲基戊酰氧苯甲酸聯(lián)苯雙酯(M4);交聯(lián)劑分別為4-十一烯酰

3、氧基(6-己氧基)苯甲酸-4'-十一烯酸聯(lián)苯雙酯(N1)和4-十一烯酰氧基(6-己氧基)苯甲酸-4'-十一烯酰氧基苯甲酸對苯二酚雙酯(N2）。此外，分別將手性單體與PMHS通過接枝聚合制備了四種均聚物Pn系列;再將M3與N1、M3與N2分別與PMHS共聚，制得了兩個(gè)系列的手性液晶彈性體E1系列和E2系列。所合成單體、交聯(lián)劑、均聚物及彈性體的結(jié)構(gòu)通過了FT-IR和1H-NMR的表征，液晶性能通過了POM、DSC的分析，其旋光性通過了旋光分

4、析儀的表征，并利用紫外/可見/近紅外測試了手性單體的選擇反射性質(zhì)。
　　研究表明:手性單體M1～M4均為右旋化合物，其比旋光度隨化合物剛性的增加而降低，而對于端基相同、液晶核剛性大小接近的單體，其比旋光度比較接近。
　　M1～M4均為熱致液晶化合物，M1呈現(xiàn)手性近晶C(SC*)相的破碎扇形織構(gòu);M2與M3升降溫過程均呈現(xiàn)SC*相的破碎扇形織構(gòu)及膽甾相的油絲織構(gòu)和焦錐織構(gòu);M4只呈現(xiàn)膽甾相的油絲織構(gòu)和焦錐織構(gòu)。M2與M3樣品在

5、SC*相區(qū)升溫，其選擇反射波長發(fā)生“紅移”;而在膽甾相區(qū)升溫，其反射波長發(fā)生“藍(lán)移”。對于液晶單體，隨著液晶核剛性的增加，對應(yīng)單體的熔點(diǎn)(Tm)與液晶清亮點(diǎn)（Ti）均升高例如，與M1相比較，M3的Tm增加了37.6℃，Ti增加了93.1℃。對比M2和M3，它們是由完全相同的原料合成，端基相同，而液晶核的組合方式不同，對應(yīng)的相變溫度略有差異，而相變類型和液晶織構(gòu)不變。
　　交聯(lián)劑N1與N2為雙致變液晶化合物，其中N1在升降溫過程中均

6、呈現(xiàn)典型的近晶A(SA)相的扇形織構(gòu)和向列相的球?？棙?gòu)和紋影織構(gòu)。N2呈現(xiàn)近晶B(SB)相的馬賽克織構(gòu)、近晶C(SC)相的破碎扇形織構(gòu)、SA相的扇形織構(gòu)及向列相的紋影織構(gòu)。對于N1與N2，隨著液晶核中橋鍵（酯基）數(shù)的增加，對應(yīng)交聯(lián)劑的Tm和Ti略有增加。
　　均聚物P1～P4均為非晶液晶高分子，均呈現(xiàn)了明顯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。P1～P4均呈現(xiàn)液晶相的彩色織構(gòu)，但特征性不明顯。均聚物中液晶基元的結(jié)構(gòu)對該系列Tg和Ti的影響趨勢與對應(yīng)單

7、體的結(jié)構(gòu)對其Tm與Ti的影響趨勢基本一致，而且四種均聚物的液晶相溫度范圍遠(yuǎn)大于對應(yīng)單體的液晶相范圍，表明聚合對液晶相具有穩(wěn)定作用。
　　彈性體E1系列和E2系列的DSC曲線只出現(xiàn)玻璃化轉(zhuǎn)變，而未出現(xiàn)明顯的清亮點(diǎn)峰，但POM表明它們具有液晶性能，均呈現(xiàn)彩色的液晶織構(gòu)?？傮w而言，隨著液晶交聯(lián)劑含量的增加，這兩個(gè)系列彈性體的Tg逐漸增加，而Ti逐漸下降。當(dāng)交聯(lián)劑N1與N2的含量分別從3 mol％增加到15 mol％時(shí)，彈性體E1系列的T