基于液晶高分子的向列相—向列相转换研究

发布时间：2017-11-13 23:04

  本文关键词：基于液晶高分子的向列相—向列相转换研究

  更多相关文章： 液晶 向列相 高分子 N_x-N相转换

【摘要】：液晶相是兼有液体流动性和晶体光学各向异性的相态。迄今被发现具有液晶性质的物质几乎都是有机物,有小分子也有高分子。按照在液晶态中分子排列方式不同,可分为向列相、近晶相和胆甾相等。向列相,只在长程上具有一维取向有序性(如棒状分子只在分子长轴方向上保持互相平行或近于平行,这个方向称为director),是液晶态中重要的成员,尤其在液晶显示方面得到最广泛的应用。前期研究认为,大多数液晶化合物只有一个向列相。然而,近期研究发现,某些液晶物质(如小分子二聚体)中有两个向列相存在的现象。其中,温度较高的向列相较为常见,表示为N;温度较低的向列相表示为N_x,对其结构以及N_x到N的转换问题,虽然有模型提出,但到现在为止仍然存在争议。为了拓宽双向列相研究领域,探讨向列相N_x的微观有序结构及其相转换研究,本论文以含1,2-二苯乙烷基元的高分子(ClMBPE)为研究对象,开展两个向列相及其转换的研究。本文设计合成具有双向列相的液晶高分子。为了避免高分子结晶现象,采用共聚法,将甲基衍生的1,2-二苯乙烷基元和氯取代的1,2-二苯乙烷基元通过不同的奇数烷基链(—C_5H_(10)—、—C_7H_(14)—和—C_9H_(18)—)相连接,成功合成了一系列液晶高分子1-12。通过一维核磁氢谱(~1H NMR)验证其结构,并且采用凝胶渗透色谱(GPC)测试其分子量,最终选取聚合度较高且分散系数窄的高分子1、6、7和12进行液晶相态的研究。通过示差扫描量热法(DSC)测试初步推测,高分子1只有一个向列相,高分子6、7和12含两个向列相N和N_x;其中,同时含—C_5H_(10)—、—C_7H_(14)—和—C_9H_(18)—柔性基团的高分子6结晶度较低,作为后续研究对象。进而采用偏光显微镜(POM)测试发现,高分子6在55℃时显示液晶向列相N织构,而在常温下显示了另外一个向列相N_x,呈绳状织构。X射线散射法WAXS也分别在25℃和50℃观察到两个向列相N_x和N的存在;进而采用变温掠入射广角X射线散射(GIWAXS)实验,发现在升温时出现向列相N_x到N的转变,而降温时出现向列相N到N_x的转变;同时,N_x散射光斑裂分现象暗示此相态下1,2-二苯乙烷液晶基元与director方向发生更大倾斜,且各分子液晶基元出现短程堆积排列;由散射强度可推断N_x较N有序度变低。最后,利用变温偏光傅里叶红外光谱法计算出两个向列相的有序度参数S值,发现向列相N_x与N相比,有序度稍低,结合GIWAXS的研究结果,可推断在N_x到N的相转变过程中,1,2-二苯乙烷液晶基元在往director方向发生了拉伸作用。从S值随温度的变化规律中发现,升温时在40到45℃区间发生了N_x到N的相转换。这项研究为进一步确定N_x的排列方式提供了依据。
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O753.2;O631

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本文编号：1182765