聚氨酯基液晶高分子(LCPU),作為一種新型的高性能材料,在形狀記憶、數(shù)據(jù)存儲、光電顯示等領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。根據(jù)分子結(jié)構(gòu)的不同,液晶聚氨酯常可以分為主鏈型液晶聚氨酯、側(cè)鏈型液晶聚氨酯和主/側(cè)鏈型液晶聚氨酯。在LCPU中,氨酯鍵作為一個(gè)十分重要的基團(tuán),包括了酰胺結(jié)構(gòu)和酯的結(jié)構(gòu),是由多元醇和二異氰酸酯的反應(yīng)形成。它結(jié)合了液晶聚合物鏈剛性硬段和柔性軟段,進(jìn)而改變聚合物鏈間的分子作用力(如:氫鍵)與液晶基元之間的相互作用,從而影響聚合物液晶形成和各種物理化學(xué)性質(zhì)。又因合成液晶聚氨酯種類的多樣性、反應(yīng)的靈活性,氨酯鍵的引入有著重要的研究價(jià)值。因此本論文從分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出發(fā),合成一系列新型的聚氨酯基液晶高分子以及聚氨酯基液晶嵌段共聚物,通過改變氨酯鍵與高分子鏈結(jié)合方式,來考察分子間作用力對聚合物結(jié)構(gòu)性能的影響。具體的研究內(nèi)容如下:1)通過研究多元醇和多異氰酸酯分子結(jié)構(gòu)的有效組合,實(shí)現(xiàn)對主鏈型液晶聚氨酯MLCPU材料相結(jié)構(gòu)和相行為調(diào)控。論文以4,4’-二羥基二苯甲酮(DHBP)與1-鹵代烷基醇反應(yīng),獲得含不同柔性間隔的液晶基元4,4'-(n-羥基烷氧基)二苯甲酮(BHABP_n,n=3,5,6,8,11),然后選取液晶性較好的4,4'-(6-羥基己氧基)二苯甲酮(BHABP_6)作為多元醇,與不同鏈結(jié)構(gòu)的多異氰酸酯反應(yīng),合成第一類主鏈型液晶聚氨酯MLCPU。通過IR、WXRD、DSC和POM等測試儀器,詳細(xì)考察了不同鏈結(jié)構(gòu)的多異氰酸酯對該類聚合物相行為和相結(jié)構(gòu)的影響,結(jié)果表明,柔性鏈結(jié)構(gòu)的1,6-己二異氰酸酯(HDI)得到的MLCPU_(6-1)具有液晶性;再以HDI作為多異氰酸酯,與不同柔性間隔的液晶基BHABP_n,合成了第二類主鏈型液晶聚氨酯MLCPU,均發(fā)現(xiàn)有液晶織構(gòu),隨亞甲基數(shù)增加,MLCPU清亮點(diǎn)逐漸降低。2)通過對合成路線的設(shè)計(jì)和優(yōu)化,以苯酚、正丁基苯胺、1-鹵代烷基醇、甲基丙烯酸2-異氰酸基乙酯等為原料,通過偶氮化、醚化、氨酯化反應(yīng)合成了三種不同亞甲基鏈的含偶氮結(jié)構(gòu)的液晶大單體(即甲基丙烯酸類偶氮苯液晶大單體),然后采用普通自由基聚合方法(AIBN作為引發(fā)劑),制得了不同柔性間隔基長度的偶氮苯(含氨酯鍵)側(cè)鏈型液晶高分子(PU_n,n為間隔基碳鏈長度,n=5,6,8),通過NMR分別對液晶基元、單體和聚合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征;并采用DSC、POM、WXRD對聚合物液晶相行為及相結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,考察了不同長度的烷基鏈對偶氮苯類側(cè)鏈型液晶聚氨酯相行為和相結(jié)構(gòu)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所合成的PU都具有液晶性,當(dāng)烷基鏈長較短(n=5)時(shí),由于側(cè)鏈?zhǔn)艿街麈湹氖`,偶氮苯液晶基元被緊密的分布在主鏈的周圍,表現(xiàn)出近晶相液晶的相行為,偶氮苯液晶基元與主鏈一起構(gòu)筑形成了層狀相結(jié)構(gòu)。通過SAXS表征得出,隨著烷基鏈長度的增加,這種層狀相結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性消失。3)通過ATRP方法聚合,以不同分子鏈長PEO-Br為引發(fā)劑,CuBr/HMTETA為催化劑,自制的偶氮類液晶單體為原料,通過改變引發(fā)劑和單體種類,合成一種兩親性液晶嵌段共聚物PEO-b-P(M)_n,它由親水性聚(環(huán)氧乙烷)(PEO)和帶有偶氮苯(含氨酯鍵)液晶側(cè)鏈的疏水性聚甲基丙烯酸酯組成。對所合成的兩系列不同鏈長親水性的液晶嵌段共聚物,通過~1H-NMR、DSC、POM、SAXS考察了PEO對其結(jié)構(gòu)和液晶相行為和相結(jié)構(gòu)的影響,并通過AFM對液晶嵌段共聚物膜微相分離進(jìn)行觀察。結(jié)果表明,液晶嵌段共聚物都具有明顯的液晶織構(gòu)。由于引入PEO鏈段后,P(M_6)_n系列中偶氮苯基元與主鏈及柔性鏈段一起構(gòu)筑形成了層狀相結(jié)構(gòu)。PEO_(114)系列聚合物薄膜,經(jīng)過熱處理后,均有微相分離
【學(xué)位單位】：鄭州輕工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：O753.2;TQ323.8
【部分圖文】：

物質(zhì)的晶體、液晶和液體中的分子排列示意圖

液晶分子排列的有序度示意圖

2圖 1-3 常見三種液晶結(jié)構(gòu)示意圖，a 為向列相、b 為近晶 A 和近晶 C、c 為膽甾相)[17]向列相液晶具有一維的取向長程有序，其分子取向與指向矢 平行[18-20]，液晶結(jié)構(gòu)如圖 1-3(a)所示；近晶相液晶則是層狀結(jié)構(gòu)(稱為 layered / onion-like structure)，層之間可
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