高效荧光液晶高分子化学结构的调控及其性能研究
发布时间：2021-10-19 07:31
荧光液晶高分子（LLCPs）不仅拥有良好的成膜性,而且取向后也展示出优异的偏振性能,可以被广泛地应用在有机发光二极管（OLEDs）、三维（3D）成像系统以及光学信息储存等光电领域。因此,制备具有不同液晶相结构的高效荧光LLCPs是非常重要的。本论文中,设计和制备了两种具有聚集诱导发光（AIE）性能的液晶高分子（LCPs）,并进一步研究了LLCPs结构与性能的关系以及其光电性质。具体工作内容如下:1、设计和合成了单体2,5-二[4’’-（4,4′-二丁氧基）四苯乙烯基]苯乙烯（M1）和共聚物聚{2,5-二[4’’-（4,4′-二丁氧基）四苯乙烯基]苯乙烯}（Pns,n=1,2,3）。差示扫描量热法（DSC）、偏光显微镜（PLM）、广角X射线衍射（WAXD）的测试结果表明了M1没有液晶性,而三种共聚物都表现出典型的柱状液晶相结构（Col H）。紫外可见（UV-vis）光谱和光致发光（PL）光谱结果表明证明了M1具有AIE效应,而三种共聚物Pns则表现出聚集增强发射（AEE）行为。同时,M1在固体状态下还表现出非常强的荧光发射,其荧光量子效率（ΦF...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(A)不同液晶低聚物的分子示意图
持諰C相结构，从而获得LCPs。通常，将液晶基元引入到高分子链中有两种典型的方法：一是将液晶基元直接嵌入到高分子主链中，得到的LCPs被称为主链型液晶高分子(MCLCPs)[20,21]；另外一种是将液晶基元作为侧链连接到高分子主链上，得到的LCPs被称为侧链型液晶高分子(SCLCPs)[22,23]。根据液晶基元的结构和在高分子链中的位置，液晶基元可以纵向或横向连接到高分子体系中。因此，纵向连接液晶基元的SCLCPs是腰接型SCLCPs，而横向连接液晶基元的SCLCPs被称为尾接型SCLCPs。同样，对于MCLCPs，也有腰接型MCLCPs和尾接型MCLCPs,如图1.3所示。值得注意的是，通过尾端沿高分子骨架连接的刚性液晶基元能形成完全刚性的超分子棒状液晶高分子。基于上述策略，还可以设计出具有更加复杂结构的其他LCPs。例如，除了共价键之外，非共价相互作用(氢键，离子键和电荷转移相互作用)也被用于合成具有超分子结构的LCPs[24-26]。图1.3不同种类的LCPs结构示意图。20世纪80年代后期，Zhou等人报道了一类仅仅通过较短的间隔基或单个共价键将液晶基元与高分子主链相连的腰接型SCLCPs，这类仍能保持稳定的液晶相的高分子被称为甲壳型液晶高分子(MJLCPs)[27,28]。尽管庞大的侧基非常紧密
湘潭大学硕士学位论文5但证明了OLEDs确实提供了直接偏振光源的可能性。图1.5LCD工作原理图：(a)当电压关闭时，液晶取向层改变了光的方向，从而可以通过偏振片B。(b)当电压打开时，液晶取向层无法改变光的方向，从而被偏振片B吸收。1.2.1小分子及低聚物荧光液晶低聚芴具有高效率发光、刚性的准平面结构、良好的热稳定性以及适中的电荷载体性能，是一类最受关注的LC材料之一[40-42]。但其较低的玻璃化转变温度(Tg)会极大限制它们应用于偏振发光取向薄膜。为了在固态下维持分子的排列，Chen等人通过改变芴基元和侧链的数目制备了一系列具有较高Tg的向列相低聚芴[43]。这些低聚芴表现出从蓝色到红色的高效偏振发光。具有向列相的低聚芴2-5显示出良好的热稳定性，且Tg达到150℃、清亮点(Tc)超过375℃。通过增加核心基元和脂肪族侧链的数量还可以进一步获得更高Tg的材料。此外，Tc也会随着芴基元数量的增加而增加。将低聚芴2-5置于高于Tg的温度下退火15-30分钟，冷却至室温后，就能获得具有液晶态单轴分子取向的玻璃状向列相薄膜。这些玻璃态向列相薄膜都在大约420nm处显示出强烈的蓝色发射，其光致发光的量子产率(lum)为43-60％。在PI取向膜上测量2-5时，偏振吸收和发射的R值在7~17，同时由于具有较高的单轴分子取向度，二色性比率随着分子长度的增加而增加。随后，通过引入低聚芴制备了含有ITO/PEDOT:PSS/低聚芴/TPBI/LiF/Mg/Al结构的偏振发光的OLEDs。通过将低聚芴旋涂到PEDOT/PSS取向膜上，然后进行热退火，就可以得到取向的发射层。性能最佳的器件是引入图1.6(A)传统LLCs的化学结构示意图。(B)薄膜F(MB)10F(EH)2(5)的装置结构和偏振EL光谱图。
本文编号：3444429
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(A)不同液晶低聚物的分子示意图
持諰C相结构，从而获得LCPs。通常，将液晶基元引入到高分子链中有两种典型的方法：一是将液晶基元直接嵌入到高分子主链中，得到的LCPs被称为主链型液晶高分子(MCLCPs)[20,21]；另外一种是将液晶基元作为侧链连接到高分子主链上，得到的LCPs被称为侧链型液晶高分子(SCLCPs)[22,23]。根据液晶基元的结构和在高分子链中的位置，液晶基元可以纵向或横向连接到高分子体系中。因此，纵向连接液晶基元的SCLCPs是腰接型SCLCPs，而横向连接液晶基元的SCLCPs被称为尾接型SCLCPs。同样，对于MCLCPs，也有腰接型MCLCPs和尾接型MCLCPs,如图1.3所示。值得注意的是，通过尾端沿高分子骨架连接的刚性液晶基元能形成完全刚性的超分子棒状液晶高分子。基于上述策略，还可以设计出具有更加复杂结构的其他LCPs。例如，除了共价键之外，非共价相互作用(氢键，离子键和电荷转移相互作用)也被用于合成具有超分子结构的LCPs[24-26]。图1.3不同种类的LCPs结构示意图。20世纪80年代后期，Zhou等人报道了一类仅仅通过较短的间隔基或单个共价键将液晶基元与高分子主链相连的腰接型SCLCPs，这类仍能保持稳定的液晶相的高分子被称为甲壳型液晶高分子(MJLCPs)[27,28]。尽管庞大的侧基非常紧密
湘潭大学硕士学位论文5但证明了OLEDs确实提供了直接偏振光源的可能性。图1.5LCD工作原理图：(a)当电压关闭时，液晶取向层改变了光的方向，从而可以通过偏振片B。(b)当电压打开时，液晶取向层无法改变光的方向，从而被偏振片B吸收。1.2.1小分子及低聚物荧光液晶低聚芴具有高效率发光、刚性的准平面结构、良好的热稳定性以及适中的电荷载体性能，是一类最受关注的LC材料之一[40-42]。但其较低的玻璃化转变温度(Tg)会极大限制它们应用于偏振发光取向薄膜。为了在固态下维持分子的排列，Chen等人通过改变芴基元和侧链的数目制备了一系列具有较高Tg的向列相低聚芴[43]。这些低聚芴表现出从蓝色到红色的高效偏振发光。具有向列相的低聚芴2-5显示出良好的热稳定性，且Tg达到150℃、清亮点(Tc)超过375℃。通过增加核心基元和脂肪族侧链的数量还可以进一步获得更高Tg的材料。此外，Tc也会随着芴基元数量的增加而增加。将低聚芴2-5置于高于Tg的温度下退火15-30分钟，冷却至室温后，就能获得具有液晶态单轴分子取向的玻璃状向列相薄膜。这些玻璃态向列相薄膜都在大约420nm处显示出强烈的蓝色发射，其光致发光的量子产率(lum)为43-60％。在PI取向膜上测量2-5时，偏振吸收和发射的R值在7~17，同时由于具有较高的单轴分子取向度，二色性比率随着分子长度的增加而增加。随后，通过引入低聚芴制备了含有ITO/PEDOT:PSS/低聚芴/TPBI/LiF/Mg/Al结构的偏振发光的OLEDs。通过将低聚芴旋涂到PEDOT/PSS取向膜上，然后进行热退火，就可以得到取向的发射层。性能最佳的器件是引入图1.6(A)传统LLCs的化学结构示意图。(B)薄膜F(MB)10F(EH)2(5)的装置结构和偏振EL光谱图。
本文编号：3444429
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