含薄荷基液晶單體及彈性體的合成、結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、近年來(lái)，手性液晶材料不斷引起人們?cè)絹?lái)越多的重視，不僅是由于它們具有獨(dú)特的光電性能，而且在非線(xiàn)性光學(xué)、快速光開(kāi)關(guān)、微電子等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。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)，盡管以薄荷醇衍生物作為手性非液晶單體來(lái)制備手性液晶共聚物的研究已有報(bào)道，但直接以薄荷醇作為手性劑，來(lái)合成含薄荷基的液晶單體及其均聚物的報(bào)道，除了作者所在研究組外尚未見(jiàn)其他報(bào)道。因此，本論文重點(diǎn)開(kāi)展含薄荷基液晶化合物的研究。
　

2、　本論文設(shè)計(jì)并合成了八種含薄荷基手性液晶單體和兩種交聯(lián)劑，手性液晶單體分別為4-孟氧基乙酰氧基聯(lián)苯羧酸-4'-十一烯酸對(duì)苯二酚雙酯(M1)、4-孟氧基乙酰氧基苯甲酰氧基苯甲酸-4'-十一烯酸對(duì)聯(lián)苯酚雙酯(M2)、4-孟氧基乙酰氧基聯(lián)苯羧酸-4'-十一烯酸對(duì)聯(lián)苯酚雙酯(M3)、4-孟氧基乙酰氧基苯甲酸-4'-十一烯酰氧基苯甲酸對(duì)聯(lián)苯酚雙酯(M4)、4-孟氧基乙酰氧基聯(lián)苯羧酸-4'-十一烯酰氧基苯甲酸對(duì)苯二酚雙酯(M5)、4-孟氧基乙酰氧基

3、苯甲酸-4'-烯丙氧基聯(lián)苯酯(M6)、4-孟氧基乙酰氧基聯(lián)苯羧酸-4'-烯丙氧基苯甲酸對(duì)苯二酚雙酯(M7)、4-孟氧基乙酰氧基聯(lián)苯羧酸-4'-烯丙氧基聯(lián)苯酯(M8);交聯(lián)劑分別為4-十一烯酰氧基乙氧基苯甲酸-4'-十一烯酸對(duì)苯二酚雙酯(N1)、4-十一烯酰氧基乙氧基苯甲酸-4'-十一烯酰氧基苯甲酸對(duì)苯二酚雙酯(N2)。此外，分別將手性單體與PMHS通過(guò)接枝聚合制備了八種均聚物Pn系列;再將M5與N1、M5與N2分別與PMHS共聚，制得了

4、兩個(gè)系列的手性液晶彈性體P1系列和P2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(guò)了FT-IR和1H-NMR的表征，液晶性能通過(guò)了POM、DSC的分析，其旋光性通過(guò)了旋光分析儀的表征，并利用紫外/可見(jiàn)/近紅外測(cè)試了手性單體的選擇反射性質(zhì)。
　　研究表明:手性單體M1～M8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，隨著端基柔性的減弱而增加，而對(duì)于端基相同、液晶剛性大小接近的單體，其比旋光度絕對(duì)值比較接近。

5、>　　M1～M8均為熱致液晶化合物，M1～M5升降溫過(guò)程均出現(xiàn)手性近晶C(SC*)相和膽甾相，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);M1～M5樣品在SC*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”，而M6～M8只呈現(xiàn)膽甾相的油絲織構(gòu)和焦錐織構(gòu)。此外，M3，M4與M5在降溫過(guò)程還出現(xiàn)了藍(lán)相的立方織構(gòu)。隨著液晶核剛性的增加，對(duì)應(yīng)液晶單體的熔點(diǎn)（Tm與清亮點(diǎn)（Ti）升高，且Ti升高的幅度要大于Tm的增

6、加幅度，例如，與M1相比較，M3的Tm增加了29.5℃，而Ti卻增加了113.2℃;隨著端基柔性的增加，對(duì)應(yīng)單體的Tm和Ti均降低，例如，與M7相比較，M5的端基亞甲基由1個(gè)增加至8個(gè)，其Tm減少了65.3℃，Ti減少了26.3℃。
　　交聯(lián)劑N1在升溫過(guò)程與降溫過(guò)程中均未出現(xiàn)明顯的織構(gòu)，在DSC上也沒(méi)有出現(xiàn)液晶相向各向同性相的轉(zhuǎn)變，所以N1為非液晶交聯(lián)劑;N2在升溫過(guò)程中呈現(xiàn)典型的近晶A(SA)相的扇形織構(gòu)和向列相的假各向同性相

7、織構(gòu)，在降溫過(guò)程中還出現(xiàn)了向列相的紋影織構(gòu)和SA相的扇形織構(gòu)。
　　均聚物P1～P8均為非晶液晶高分子，呈現(xiàn)膽甾相的Grand-jean織構(gòu)，均聚物中液晶基元的結(jié)構(gòu)對(duì)該系列玻璃化溫度(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)基本一致，而且八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，表明聚合對(duì)液晶相具有穩(wěn)定作用。
　　彈性體P1系列和P2系列的DSC曲線(xiàn)只出現(xiàn)玻璃化轉(zhuǎn)變，而未出現(xiàn)明顯的清亮點(diǎn)峰，