【摘要】：膽甾醇側(cè)鏈型液晶高分子(Chol-SCLCPs)在光電材料、彩色信息記錄、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域有很廣泛的應(yīng)用,這些應(yīng)用大部分依賴于Chol-SCLCPs的相行為和相結(jié)構(gòu)。因此,研究Chol-SCLCPs的分子鏈結(jié)構(gòu)與相態(tài)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系是個(gè)熱門的課題。通過大量的文獻(xiàn)調(diào)研可知,無柔性間隔基Chol-SCLCPs:聚甲基丙烯酸膽甾醇酯形成了穩(wěn)定的近晶相;而聚丙烯酸膽甾醇酯為無定形聚合物。為了探究其中的機(jī)理,首先,通過RAFT聚合的方法合成了不同分子量的兩個(gè)系列聚合物,研究分子量效應(yīng)對這兩個(gè)系列無柔性間隔基Chol-SCLCPs液晶性的影響。第二,將甲基丙烯酸膽甾醇酯和丙烯酸膽甾醇酯分別與丙烯酸甲酯共聚,通過改變兩種單體的比例,研究液晶基元密度和分子鏈的柔性對這兩類Chol-SCLCPs液晶性的影響。第三,通過分子設(shè)計(jì),合成了三個(gè)系列具有不同柔性間隔基長度的聚合物,研究主鏈結(jié)構(gòu)和柔性間隔基長度對Chol-SCLCPs自組裝行為的影響。其具體的研究結(jié)果如下:1.通過RAFT聚合的方法,合成兩個(gè)系列不同分子量的無柔性間隔基Chol-SCLCPs:聚丙烯酸膽甾醇酯(PCholAC_n)和聚甲基丙烯酸膽甾醇酯(PCholMC_n),其中n表示聚合度。GPC測試結(jié)果表明,PCholAC_n和PCholMC_n的分子量分別從3.1×10~3 g/mol增加到12.7×10~3 g/mol,從3.7×10~3 g/mol增加到14.5×10~3 g/mol。此外,聚合物的分布寬度在1.1以內(nèi)。通過DSC、POM和SAXS對PCholAC_n和PCholMC_n的相行為和相結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,結(jié)果表明,聚合物PCholAC_n的液晶性對分子量的依賴性較大。當(dāng)分子量小于12.7×10~3 g/mol時(shí),PCholAC_n為無定形聚合物;當(dāng)分子量超過該臨界點(diǎn)時(shí),PCholAC_(80)形成了近晶A相。而分子量對PCholMC_n系列聚合物的液晶性影響較小,該系列所有的聚合物都形成了尾鏈交錯(cuò)的近晶A相(SmA_2)。2.用RAFT聚合的方法,將丙烯酸膽甾醇酯和甲基丙烯酸膽甾醇酯分別與丙烯酸甲酯共聚,得到共聚物PCholAC-co-MA(n:m)和PCholMC-co-MA(n:m),其中n:m分別代表單體(甲基)丙烯酸膽甾醇酯、丙烯酸甲酯的摩爾比。研究結(jié)果表明,隨著丙烯酸甲酯含量的增加,PCholAC-co-MA(n:m)由無定形共聚物變成能形成近晶A相的液晶共聚物,最后又變成無定形共聚物。而對于PCholMC-co-MA(n:m)而言,該系列共聚物經(jīng)歷了從液晶共聚物到無定形共聚物的變化。可能是丙烯酸甲酯影響了液晶基元之間的密度和整個(gè)分子鏈的柔性,所以隨著丙烯酸甲酯含量的變化,這兩個(gè)系列共聚物的分子排列發(fā)生了變化。3.用自由基聚合的方法設(shè)計(jì)合成了三個(gè)系列柔性間隔基亞甲基數(shù)為0,2,4,6,8,10的Chol-SCLCPs;它們分別是聚丙烯酸膽甾醇酯(PCholAC-m),聚甲基丙烯酸膽甾醇酯(PCholMC-m)和聚乙烯基對苯二甲酸膽甾醇酯(PCholVA-m),其中m表示柔性間隔基的亞甲基數(shù)。研究結(jié)果表明,通過改變主鏈結(jié)構(gòu)和柔性間隔基長度,Chol-SCLCPs出現(xiàn)了有趣的自組裝行為,除了PCholAC-0沒有形成液晶相,其他聚合物在主鏈結(jié)構(gòu)和柔性間隔基長度的影響下形成了不同類型的近晶A相。
【圖文】：

第 1 章 文獻(xiàn)綜述晶及液晶的發(fā)展史界有氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三種聚集狀態(tài)，從宏觀現(xiàn)象看，氣體和液體而固體在時(shí)間標(biāo)尺內(nèi)不會發(fā)生流動，固態(tài)物質(zhì)又可以分為晶態(tài)和非晶構(gòu)的角度上看，氣體分子是完全無序的，而理想的晶體分子排列具序性。液體分子的排列介于氣體分子和理想晶體分子排列之間，只。非晶態(tài)固體的分子排列與液體的分子排列十分相近。而在各向同有序晶體之間存在一種中間態(tài)，它既具有液體的流動性，又具有晶各向異性的特征，它就是液晶[1-3]。從微觀結(jié)構(gòu)上看，液晶的結(jié)構(gòu)或者二維的遠(yuǎn)程有序，如圖 1-1 所示。

圖 1-2 液晶的應(yīng)用。1.1.2 液晶的分類到目前為止，液晶材料的種類繁多，根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，液晶分子分類方法也有很多種[22-25]。如果按分子量的大小來分類，液晶可分為小分子液晶和高分子液晶。按照高分子的鏈結(jié)構(gòu)特征，又可以分為主鏈型液晶高分子(Main chain liquidcrystal polymers, MCLCPs)，側(cè)鏈型液晶高分子(Side chain liquid crystal polymers,SCLCPs) 和主/側(cè)鏈結(jié)合型液晶高分子(Main chain/side chain combined LCPs,MCSCLCPs)，如圖 1-3 所示；其中根據(jù)液晶基元在側(cè)鏈中所處位置的不同，SCLCPs 可分為尾接側(cè)鏈型液晶高分子(end on-SCLCPs)和腰接側(cè)鏈型液晶高分子(side on-SCLCPs)。而甲殼型液晶高分子(Mesogen-jacketed LCPs，，MJLCPs)也是一種特殊的 SCLCPs[26]。MJLCPs 是液晶基元與高分子主鏈之間以一個(gè)共價(jià)鍵或者很短的柔性間隔基相連的液晶高分子，剛性液晶基元緊密的排列在主鏈周圍，迫使主鏈呈伸直構(gòu)象，整個(gè)分子鏈表現(xiàn)出較高的分子鏈剛性，MJLCPs 在主鏈和側(cè)基協(xié)同作用下形成液晶相。
【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】：2019
【分類號】：TQ317;O753.2

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本文編號：2635088