单层双相态液晶弹性体的制备与性能研究

发布时间：2018-05-17 02:28

  本文选题：液晶弹性体 + 光致图案化　； 参考：《东南大学》2016年硕士论文

【摘要】：在过去的几十年时间里,液晶高分子得到了越来越多的关注,被广泛应用于制造人造肌肉、光电材料、非线性光学材料、微型泵等等。液晶弹性体既具有液晶的各向异性,同时也兼有聚合物网络的橡胶弹性,其之所以能成为广受关注的材料,主要是由于其具有刺激形变响应的特性。在外界环境发生变化的情况下,诸如温度、电场、紫外或者其它波段光源的影响,液晶弹性体会发生形状的变化。本文利用光致图案技术制备了多种类型的单层双相态向列相液晶弹性体薄膜,并对其进行了热致形变研究；同时本文通过开环易位聚合反应(ROMP),设计并合成了一系列具有手性聚降冰片烯主链和非手性液晶基元侧链型液晶高分子,并探讨了其液晶相行为。具体的研究内容分为以下两方面：1.本文利用文献的方法合成了向列相液晶单体A444,将之与交联剂、光引发剂按照一定摩尔比例混合填入反平行配向液晶盒；使用掩模版,通过调整温度对液晶混合物进行紫外光照,使得液晶弹性体薄膜上周期性地分布了液晶相和各向同性相区域。这种单层双相态向列相弹性体薄膜,在环境温度改变的情况下,会发生明显的刺激形变响应行为。本文主要研究了其对热刺激的响应行为,研究发现,液晶弹性体薄膜在受热的情况下会发生多种有趣的形状变化,包括弯曲、手风琴状折叠、卷曲和褶皱。它奇异的刺激形变响应主要是由于双相态区域在(各向同性和各向异性两相区域)的形变量不同所造成的。值得注意的是这种变化是可逆的,因此单层双相态液晶弹性体薄膜可以被认为是一种独特的形状记忆材料,具有一定的应用前景。2.本文成功合成了具有光学活性的降冰片烯衍生物(S)-5-降冰片烯-2-羧酸,使之与非手性液晶基元连接,得到了两类(腰接型和尾接型)液晶单体。含有降冰片烯结构的液晶单体通过开环易位聚合反应(ROMP),得到了两种侧链腰接型液晶聚合物(PNSM3和PNSM6),和两种侧链尾接型液晶聚合物(PNEM3和PNEM6)。借助核磁共振氢谱(NMR)、凝胶渗透色谱(GPC),我们验证得到了纯度较高的液晶聚合物,利用热重量分析法(TGA)和差示扫描量热法(DSC),我们对四类液晶聚合物的热力学行为进行了研究,最后通过偏光显微镜(POM)、小角X射线散射(SAXS)以及广角X射线散射(WAXS)详细地研究了这些聚合物的液晶相行为。我们发现侧链腰接型液晶聚合物PNSM3和PNSM6有形成向列相的倾向,而侧链尾接型液晶聚合物PNEM6则形成胆甾相。由紫外吸收光谱和圆二色光谱可知,四类液晶聚合物的液晶基元均没有被手性主链影响,在溶剂中表现出无序性。最后我们提出了一种液晶基元和手性主链定向排列情况的假设,即侧链腰接型液晶聚合物的液晶基元与手性主链平行排列,从而形成非手性液晶态；而侧链尾接型液晶聚合物的液晶基元则向主链倾斜,依靠手性主链的扭曲力使得附着在其上的液晶基元呈现螺旋结构,导致手性液晶相态的产生。
[Abstract]:Liquid crystal polymers have been widely used in the manufacture of artificial muscles , opto - electronic materials , nonlinear optical materials , micro - pumps , etc . Liquid crystal elastomers have both liquid crystal anisotropy and rubber elasticity of polymer networks .
A series of side chain liquid crystal polymers with chiral polynorbornene main chain and achiral liquid crystal cell were designed and synthesized by open - loop metathesis polymerization ( ROMP ) .
In this paper , two kinds of liquid crystal polymers ( PNEM3 and PNEM6 ) with optical activity are studied .
and the liquid crystal cell of the side chain tail joint type liquid crystal polymer is inclined to the main chain , and the twisted force of the chiral main chain causes the liquid crystal cell attached thereto to present the spiral structure , thereby leading to generation of the chiral liquid crystal phase state .
【学位授予单位】：东南大学
【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：1899507