本文關(guān)鍵詞：基于氫鍵交聯(lián)的偶氮型液晶彈性體的相行為及光致形變的研究　出處：《湘潭大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 液晶彈性體 光致異構(gòu) 氫鍵 自愈合

【摘要】：光致形變液晶彈性體材料在驅(qū)動器、人造肌肉、微流控系統(tǒng)等方面有著潛在的應(yīng)用前景。然而,液晶彈性體材料在使用過程中,往往會造成局部缺陷將導(dǎo)致其在應(yīng)用中其機械性能減弱。本論文中,我們采用了無規(guī)自由基聚合的方法制備了一系列以多重氫鍵為交聯(lián)劑的具有自愈合能力的光致異構(gòu)液晶彈性體。在此彈性體中,通過共聚丙烯酸丁酯調(diào)節(jié)彈性體的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,同時通過改變聚合物的主鏈,構(gòu)筑了以丙烯酸和以甲基丙烯酸為主鏈的具有自愈合能力的光響應(yīng)型偶氮苯液晶彈性體。1、設(shè)計合成了以丙烯酸為主鏈的液晶均聚物PAAZo(S1)和共聚物液晶彈性體PAAZo-co-PBA-co-HUUx(Sn,n=2,3,4,5),通過GPC和核磁積分對組分含量和分子量進行了表征,DSC、POM、1D WAXD測試表明,交聯(lián)劑及丙烯酸丁酯的加入,降低了體系的玻璃化溫度(Tg),對液晶的發(fā)育產(chǎn)生了較大的影響,液晶均聚物PAAZo(S1)常溫呈現(xiàn)近晶B相結(jié)構(gòu),交聯(lián)劑及丙烯酸丁酯的加入破壞了液晶織構(gòu)的發(fā)育,且共聚物的引入阻礙了液晶基元的有序排列。流變測試表明,該系列聚合物在常溫下呈現(xiàn)彈性的性質(zhì),損耗因子-溫度的變化曲線中出現(xiàn)多個松弛峰,則分別代表了彈性體的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和氫鍵的開始逐漸解離的溫度,彈性拉伸測試表明其具有優(yōu)異的彈性性能,此外,光響應(yīng)測試說明了其具有一定的光致形變,但其光致形變量較弱。2、在上述基礎(chǔ)上,我們進一步設(shè)計合成了以甲基丙烯酸為主鏈的均聚物PMAZo(P1)和共聚物液晶彈性體PMAZo-co-PBA-co-HUUx(Pn,n=2,3,4,5),通過GPC和核磁積分對組分含量和分子量進行了表征,利用DSC、POM、1D WAXD、2D WAXD等測試方法對系列彈性體的進行了相行為和相結(jié)構(gòu)表征。結(jié)果表明,交聯(lián)劑及丙烯酸丁酯的加入,降低了體系的玻璃化溫度(Tg),對液晶織構(gòu)產(chǎn)生了較大的影響,但增大了液晶相疇區(qū),并且隨著氫鍵組分的增加,疇區(qū)大小稍有降低,此外,系列彈性體呈現(xiàn)近晶A相結(jié)構(gòu),流變測試表明系列彈性體動態(tài)溫度與模量的變化中的模量增加過程主要是由于液晶相的發(fā)育與氫鍵導(dǎo)致的。同時,系列液晶彈性體自愈合測試表明,該系列彈性體具有較為優(yōu)異的自愈合性能,愈合效率能達到92%以上,并采用了拉絲與熱壓兩種簡單的方法制備的具有自愈合能力的光致形變驅(qū)動器展示了較好的光致形變能力,同時,兩種方法所制備的樣品在暴露在紫外光下時,呈現(xiàn)了靠近光源彎曲和遠離光源彎曲兩種不同的形變現(xiàn)象,最后,利用了2D WAXD對其產(chǎn)生不同結(jié)果的機理進行了研究,結(jié)果表明:兩種相反的實驗現(xiàn)象是由于液晶基元的在分子內(nèi)的排布不同導(dǎo)致的。
[Abstract]:Photodeformed liquid crystal elastomer materials have potential applications in actuators, artificial muscles, microfluidic systems and so on. However, liquid crystal elastomer materials are used in the process of application. Often cause local defects will lead to its mechanical properties in the application of weakened. In this paper. A series of photoisomerized liquid crystal elastomers with self-healing ability using multiple hydrogen bonds as crosslinkers were prepared by random radical polymerization. The glass transition temperature of the elastomer was adjusted by copolymerization of butyl acrylate and the main chain of the polymer was changed. A photo-responsive azobenzene liquid crystal elastomer with self-healing ability was constructed with acrylic acid and methacrylic acid as the main chain. The liquid crystal homopolymer PAAZoS1 with acrylic acid as the main chain and the copolymer liquid crystal elastomer PAAZo-co-PBA-co-HUxUxHXUxUxHXUxUxS1) were designed and synthesized. The content and molecular weight of the component were characterized by GPC and NMR integral. The results of WAXD test showed that the crosslinking agent and butyl acrylate were added. The glass transition temperature (TG) of the system was reduced, which had a great influence on the development of liquid crystal, and the liquid crystal homopolymer PAA Zos _ 1 showed a near-crystalline B phase structure at room temperature. The addition of crosslinking agent and butyl acrylate destroyed the development of liquid crystal texture, and the introduction of copolymers hindered the ordered arrangement of liquid crystal units. Rheological tests showed that the series of polymers showed elastic properties at room temperature. There are several relaxation peaks in the curve of loss factor-temperature, which represent the glass transition temperature of elastomer and the temperature at which the hydrogen bond begins to dissociate gradually. The elastic tensile test shows that it has excellent elastic properties. In addition, the photo-response test shows that it has some photo-induced deformation, but the amount of photo-deformation is relatively weak, on the basis of above mentioned. We further designed and synthesized the homopolymer PMAZo-P1 with methacrylic acid as the main chain and the copolymer liquid crystal elastomer PMAZo-co-PBA-co-HUxUxUxUxUxUxUxUxUxUxUxUxUxPnO2. The content and molecular weight of the components were characterized by GPC and NMR integration, and the DSC-POM1D WAXD was used. The phase behavior and phase structure of the elastomers were characterized by 2D WAXD and other methods. The results showed that the glass transition temperature was decreased by adding crosslinking agent and butyl acrylate. The liquid crystal texture was greatly affected, but the liquid crystal phase domain region was increased, and with the increase of hydrogen bond composition, the domain size decreased slightly. In addition, the series of elastomers showed a near-crystalline A phase structure. The rheological tests show that the increasing process of moduli in the dynamic temperature and modulus of series elastomers is mainly due to the development of liquid crystal phase and hydrogen bond. Meanwhile, the self-healing test of series liquid crystal elastomers shows that the increasing process of modulus is mainly due to the development of liquid crystal phase and hydrogen bond. The series of elastomers have excellent self-healing performance and the healing efficiency can reach more than 92%. The photodeformed driver with self-healing ability prepared by two simple methods of wire drawing and hot pressing showed good photodeformability. At the same time, the samples prepared by the two methods were exposed to ultraviolet light. There are two different deformation phenomena: bending near the light source and bending away from the light source. Finally, the mechanism of the different results is studied by 2D WAXD. The results show that the two opposite experimental phenomena are due to the different arrangement of liquid crystal units in the molecule.
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O631

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本文編號：1372099