含碳納米管的手性液晶高分子復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、手性液晶材料是目前液晶研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一，因其獨(dú)特的光電性能等應(yīng)用前景而受到人們的重視。這類液晶材料的分子因手性中心的存在而形成螺旋結(jié)構(gòu)，螺旋結(jié)構(gòu)的存在使其具有一般液晶高分子所不具有的光學(xué)性質(zhì)，其液晶類型一般為膽甾相或近晶相。碳納米管(CNTs)以其優(yōu)異的力學(xué)性能，優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，良好的電性能及高達(dá)1000的長(zhǎng)徑比等特性，成為聚合物材料理想的增強(qiáng)體，并賦予聚合物材料許多新的功能。本論文主要研究新型手性液晶單體、聚合物的合成和

2、性能及制備了CNTs/手性液晶高分子復(fù)合材料，該研究?jī)?nèi)容尚未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。
　　本論文設(shè)計(jì)與合成了三種新型手性液晶單體:分別為4-孟氧基乙酰氧基苯甲酸-4'-十一烯酰氧基(2-乙氧基)苯甲酸聯(lián)苯酯(M1)、4-孟氧基乙酰氧基苯甲酸-4'-十一烯酰氧基(6-己氧基)苯甲酸聯(lián)苯酯(M2);4-孟氧基乙酰氧基苯甲酸-4'-十一烯酰氧基(6-己氧基)苯甲酸苯酯(M3)，然后分別將手性單體M1、M2與聚甲基含氫硅氧烷(PMHS)通過(guò)接枝聚合制

3、備了均聚物P1與P2;最后將含羥基的碳納米管、M1與PMHS反應(yīng)，制備了不同濃度的CNTs/液晶高分子復(fù)合材料。所合成單體、聚合物及復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)通過(guò)了FT-IR和1H-NMR表征，其旋光性通過(guò)了旋光分析儀的表征，液晶性能通過(guò)了POM、DSC、TGA和XRD的測(cè)試，并采用UV/Vis/IR分析了手性液晶單體的選擇反射性能，探討了分子結(jié)構(gòu)對(duì)單體的旋光性、相轉(zhuǎn)變溫度、相變類型及液晶織構(gòu)的影響，及碳納米管含量對(duì)聚合物液晶性能的影響，并采用SE

4、M觀察了CNTs/液晶高分子復(fù)合材料的表面形貌。所合成的液晶單體、聚合物及碳納米管/液晶高分子復(fù)合材料均未見(jiàn)國(guó)內(nèi)外報(bào)道，其結(jié)構(gòu)符合分子設(shè)計(jì)。
　　研究表明:手性單體M1～M3均為左旋化合物，其比旋光度絕對(duì)值隨化合物剛性的增加而降低，隨柔性間隔基長(zhǎng)度的增加而減小。M1～M3均為熱致互變液晶化合物，在升降溫過(guò)程均呈現(xiàn)手性近晶C(SC*)相的破碎扇形織構(gòu)、藍(lán)相立方織構(gòu)及膽甾相的油絲織構(gòu)和焦錐織構(gòu)，且均能觀察到樣品的選擇反射現(xiàn)象，在SC*

5、相區(qū)升溫反射波長(zhǎng)發(fā)生“紅移”，而在膽甾相區(qū)升溫反射波長(zhǎng)發(fā)生“藍(lán)移”。對(duì)于手性單體，隨著液晶核剛性（芳香環(huán)數(shù)目）的增加，對(duì)應(yīng)單體的熔點(diǎn)（Tm）與液晶清亮點(diǎn)（Ti)升高，且Ti升高的幅度要大于Tm的增加幅度，液晶相范圍（△T)加寬;隨著柔性間隔基長(zhǎng)度（亞甲基數(shù)目）的增加，對(duì)應(yīng)手性液晶單體的Tm減小，而Ti卻升高，△T也加寬。
　　均聚物P1和P2均為非晶液晶高分子，POM觀察表明其織構(gòu)特征不典型，但XRD證實(shí)P1和P2分別呈現(xiàn)SC*相

6、與近晶A(SA)相，且隨溫度的升高，對(duì)應(yīng)聚合物SC*相區(qū)的層間距變大，而SA相區(qū)的層間距不變。液晶基元的結(jié)構(gòu)對(duì)該系列玻璃轉(zhuǎn)化溫度（Tg）和Ti的影響趨勢(shì)與對(duì)應(yīng)單體的結(jié)構(gòu)對(duì)其Tm與Ti的影響趨勢(shì)是一致的，而且兩種均聚物的液晶相溫度范圍遠(yuǎn)大于對(duì)應(yīng)單體的液晶相范圍。此外，兩種均聚物的熱分解溫度（Td）均在310℃以上，具有良好的熱穩(wěn)定性能。
　　對(duì)于CNTs/液晶高分子復(fù)合材料，CNTs的加入提高了液晶高分子的Tg、Ti和Td，拓寬了液