本文關鍵詞：苯并菲側(cè)鏈型液晶高分子的設計合成及其相行為和相結(jié)構(gòu)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：苯并菲類盤狀液晶聚合物由于其豐富的相態(tài)結(jié)構(gòu)及其特殊的物理性質(zhì),從而在光電子領域中存在廣泛的應用前景。對于苯并菲類側(cè)鏈液晶高分子的研究,大多數(shù)研究工作思路都是在“去偶合”理念的指導下進行的。本論文合理利用主鏈與苯并菲液晶基元之間的“偶合”作用,以合成方法簡單,獲得穩(wěn)定液晶相的,苯并菲π-π堆積有序性高的苯并菲側(cè)鏈型液晶高分子為出發(fā)點,設計合成多個系列具有不同化學結(jié)構(gòu)的苯并菲側(cè)鏈型液晶高分子,深入研究不同化學結(jié)構(gòu)對此類聚合物相行為和相結(jié)構(gòu)的影響。并通過無規(guī)共聚和嵌段的手段,實現(xiàn)對苯并菲類側(cè)鏈型液晶高分子相行為和相結(jié)構(gòu)的調(diào)控,同時加深對苯并菲類側(cè)鏈型液晶高分子液晶相形成機制的理解,為苯并菲類側(cè)鏈型液晶高分子在光電領域上的實際應用提供理論基礎。本論文的研究工作包括以下幾個方面:1.設計并通過普通自由基聚合的方法,首次合成了一系列不同主鏈結(jié)構(gòu)的無柔性間隔基苯并菲側(cè)鏈型液晶高分子(主鏈分別為:丙烯酸(PATS),甲基丙烯酸(PMTS),對乙烯基苯甲酸(PVTS),乙烯基對苯二甲酸(PBTCS))。研究結(jié)果表明,苯并菲盤狀液晶基元直接與主鏈相連所得到的聚合物都能形成穩(wěn)定的柱狀相結(jié)構(gòu)。主鏈和苯并菲液晶基元之間不存在柔性間隔基,在強偶合作用下,其柱狀相結(jié)構(gòu)是由主鏈與苯并菲液晶基元一起構(gòu)筑的�；谥麈渼傂缘牟煌�,PMTS形成四方柱狀相結(jié)構(gòu),而PATS,PVTS和PBTCS形成了六方柱狀相結(jié)構(gòu)。該系列聚合物都有較高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和清亮點。同時,由于苯并菲液晶基元受到主鏈的制約,苯并菲液晶基元之間π-π相互作用較小,π-π堆積有序性降低。2.設計并通過普通自由基聚合的方法合成一系列不同柔性間隔基長度的苯并菲側(cè)鏈型液晶高分子(PMTnS,n為間隔基碳鏈長度,n=2,3,4,6),考察了不同柔性間隔基長度對PMTnS相行為和相結(jié)構(gòu)的影響。研究結(jié)果表明,柔性間隔基長度對苯并菲類側(cè)鏈型液晶高分子的相行為和相結(jié)構(gòu)具有重要的影響。對于PMTS(沒有柔性間隔基)和PMT2S(柔性間隔基較短),由于苯并菲受到主鏈的約束,苯并菲將盡可能充分利用主鏈周圍的空間,與主鏈一起構(gòu)筑形成了柱狀相結(jié)構(gòu);對于PMTnS(n=3,4,6),在柔性去偶合作用下,其相結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成由苯并菲液晶基元π-π堆積而成的六方柱狀相結(jié)構(gòu)。雖然π-π堆積作用隨著柔性間隔基長度的增加而增大,但聚合物液晶相的穩(wěn)定性逐漸降低,其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和清亮點都隨柔性間隔基的增長而降低。3.通過原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)方法合成了兩系列不同分子量,且分布窄的苯并菲側(cè)鏈型液晶高分子PMTS(不含柔性間隔基)和PMT6S(主鏈與苯并菲液晶基元之間通過六個亞甲基連接)。研究結(jié)果表明,PMTS系列的液晶相行為和相結(jié)構(gòu)與分子量大小有著非常重要的聯(lián)系。當Mn2.03×104 g mol-1時,PMTS以無定形態(tài)存在;當Mn≥2.03×104 g mol-1時,由于沒有柔性間隔基,PMTS形成了由苯并菲液晶基元與主鏈一起構(gòu)筑的四方柱狀相結(jié)構(gòu)。對于PMT6S系列,由于柔性間隔基去偶合作用,分子量對聚合物的液晶相結(jié)構(gòu)沒有影響,都形成由苯并菲液晶基元π-π堆疊形成的六方柱狀相結(jié)構(gòu)。4.通過自由基聚合方法合成了一系列不同烷烴尾鏈長度的無柔性間隔基苯并菲側(cè)鏈型液晶高分子(PMTSm,m為烷烴尾鏈長度,m=1,2,4,6,8,10,12,14),考察了烷烴尾鏈長度對甲基丙烯酸主鏈的苯并菲側(cè)鏈型液晶高分子相行為和相結(jié)構(gòu)的影響。研究結(jié)果表明,在尾鏈為甲氧基時,PMTS1為無定形態(tài);當m=2,4,6,8時,聚合物形成了由主鏈和苯并菲液晶基元一起構(gòu)筑柱的狀相,其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和清亮點隨著烷烴尾鏈的增長而降低;當m=10,12,14時,聚合物形成穩(wěn)定的柱狀相結(jié)構(gòu),在320 oC也觀察不到其清亮點,且隨著溫度的升高,聚合物的有序性增大。5.通過自由基聚合的方法合成了一系列不同比例的無柔性間隔基與含有6個碳為柔性間隔基的苯并菲側(cè)鏈型液晶高分子單體的共聚物,poly(MTSx-co-MT6Sy)。研究結(jié)果表明,共聚物中柔性間隔基的摩爾含量(MPMT6S)對共聚物的相行為和相結(jié)構(gòu)具有非常重要的影響。在柔性間隔基的摩爾含量(MPMT6S)≤75%時,共聚物形成由苯并菲液晶基元與主鏈一起構(gòu)筑的柱狀相結(jié)構(gòu);在柔性間隔基的摩爾含量(MPMT6S)增加到80%時,共聚物形成由苯并菲液晶基元π-π堆疊的六方柱狀相結(jié)構(gòu)。6.通過可逆加成-斷鏈轉(zhuǎn)移自由基聚合(RAFT)法合成分子量可控、分布較窄,且分子結(jié)構(gòu)明確的剛-柔兩嵌段液晶共聚物PMTS-b-PMT6S,分子結(jié)構(gòu)中兩段都具有液晶性質(zhì)。研究結(jié)果表明,大分子鏈轉(zhuǎn)移劑PMTS-CTA具有與均聚物PMTS較為相似的液晶性質(zhì),說明末端基團的引入,對大分子鏈轉(zhuǎn)移劑PMTS-CTA的相結(jié)構(gòu)沒有影響。嵌段共聚物PMTS-b-PMT6S兩組分的體積含量對其相行為和相結(jié)構(gòu)具有一定的影響。隨著共聚物中PMT6S鏈段的含量(fPMT6S)的增加,嵌段共聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和清亮點逐漸降低。在嵌段共聚物中,當PMT6S鏈段的含量fPMT6S≤58.1%時,PMTS-b-PMT6S-1~PMTS-b-PMT6S-3的液晶相行為與均聚物PMTS相似,形成了柱狀相結(jié)構(gòu);當PMT6S鏈段的含量fPMT6S≥64.2%時,PMTS-b-PMT6S-4和PMTS-b-PMT6S-5表現(xiàn)出與均聚物PMT6S相似的性質(zhì),形成了六方柱狀相結(jié)構(gòu)。
【關鍵詞】：苯并菲 側(cè)鏈型液晶高分子 柱狀相 相行為 嵌段共聚物
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O753.2;O631
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-14
• 第1章 文獻綜述14-56
• 1.1 液晶14-20
• 1.1.1 液晶的概述14
• 1.1.2 液晶的特點及分類14-18
• 1.1.3 液晶高分子的應用研究18-20
• 1.2 盤狀液晶20-26
• 1.2.1 盤狀液晶的概述20-21
• 1.2.2 盤狀液晶的分類21-25
• 1.2.3 盤狀液晶的相結(jié)構(gòu)25-26
• 1.3 苯并菲類盤狀液晶研究進展26-41
• 1.3.1 苯并菲類液晶小分子27-30
• 1.3.2 苯并菲類液晶聚合物30-41
• 1.4 苯并菲類盤狀液晶的應用41-44
• 1.4.1 苯并菲類盤狀液晶的光電性及取向方法41-42
• 1.4.2 苯并菲類盤狀液晶在光伏器件中的應用42-43
• 1.4.3 苯并菲類盤狀液晶在發(fā)光器件中的應用43-44
• 1.5 本論文課題的提出和研究目的44-46
• 參考文獻46-56
• 第2章 主鏈結(jié)構(gòu)對無柔性間隔基苯并菲類側(cè)鏈型液晶高分子相行為的研究56-80
• 2.1 前言56-58
• 2.2 實驗部分58-63
• 2.2.1 試劑部分58
• 2.2.2 儀器和測試58
• 2.2.3 單體的制備58-62
• 2.2.3.1 2-羥基-3, 6, 7, 10, 11-五己氧基苯并菲(PHTp)的合成58-60
• 2.2.3.2 單體的合成與純化60-62
• 2.2.4 聚合物的合成62-63
• 2.3 結(jié)果與討論63-77
• 2.3.1 單體及聚合物的合成與表征63-65
• 2.3.2 單體的相行為研究65-68
• 2.3.3 聚合物的相結(jié)構(gòu)及相行為68-76
• 2.3.3.1 聚合物的熱穩(wěn)定性研究68
• 2.3.3.2 聚合物的DSC研究68-69
• 2.3.3.3 聚合物的POM觀察69-70
• 2.3.3.4 聚合物相轉(zhuǎn)變的研究70-76
• 2.3.4 主鏈結(jié)構(gòu)對苯并菲類無柔性間隔基SCLCPs的液晶性影響研究76-77
• 2.4 本章小結(jié)77-78
• 參考文獻78-80
• 第3章 柔性間隔基長度對苯并菲側(cè)鏈型液晶高分子相行為影響的研究80-100
• 3.1 前言80-81
• 3.2 實驗部分81-85
• 3.2.1 試劑部分81
• 3.2.2 儀器和測試81-82
• 3.2.3 單體的制備82-84
• 3.2.3.1 甲基丙烯酸-((3, 6, 7, 10, 11-五己氧基)苯并菲氧基)酯的合成82-83
• 3.2.3.2 甲基丙烯酸-(6-(3, 6, 7, 10, 11-五己氧基)苯并菲氧基)酯的合成83-84
• 3.2.4 聚合物的合成84-85
• 3.3 結(jié)果與討論85-97
• 3.3.1 單體及聚合物的合成與表征85-87
• 3.3.2 單體的相行為研究87-89
• 3.3.3 聚合物的相結(jié)構(gòu)和相行為研究89-96
• 3.3.3.1 聚合物的DSC研究89-91
• 3.3.3.2 聚合物的POM觀察91-92
• 3.3.3.3 聚合物相轉(zhuǎn)變的 1D和 2D WXRD研究92-96
• 3.3.4 柔性間隔基對苯并菲側(cè)鏈型液晶高分子相行為的影響96-97
• 3.4 本章小結(jié)97-98
• 參考文獻98-100
• 第4章 分子量對苯并菲側(cè)鏈型液晶高分子相行為影響的研究100-119
• 4.1 前言100-101
• 4.2 實驗部分101-103
• 4.2.1 試劑部分101
• 4.2.2 儀器和測試101
• 4.2.3 引發(fā)劑，，催化劑的制備101-102
• 4.2.3.1 溴乙苯(BEB)的制備101-102
• 4.2.3.2 溴化亞銅的制備102
• 4.2.4 單體的合成102
• 4.2.5 原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)102-103
• 4.3 結(jié)果與討論103-116
• 4.3.1 聚合物的合成與表征103-106
• 4.3.2 分子量對聚合物相結(jié)構(gòu)與相轉(zhuǎn)變影響的研究106-115
• 4.3.2.1 聚合物相轉(zhuǎn)變的DSC研究106-107
• 4.3.2.2 聚合物相結(jié)構(gòu)的POM觀察107-109
• 4.3.2.3 聚合物相轉(zhuǎn)變的 1D WXRD研究109-113
• 4.3.2.4 聚合物的 2D WXRD研究113-114
• 4.3.2.5 聚合物的電子密度圖模擬114-115
• 4.3.3 分子量對苯并菲側(cè)鏈型液晶高分子相行為的影響115-116
• 4.4 本章小結(jié)116-117
• 參考文獻117-119
• 第5章 烷烴尾鏈長度對無柔性間隔基苯并菲側(cè)鏈型液晶高分子相行為的影響119-138
• 5.1 前言119-120
• 5.2 實驗部分120-125
• 5.2.1 試劑部分120
• 5.2.2 儀器和測試120
• 5.2.3 單體的制備與純化120-125
• 5.2.3.1 不同長度烷烴尾鏈單羥基苯并菲的合成120-123
• 5.2.3.2 甲基丙烯酸-((3, 6, 7, 10, 11-五辛氧基)苯并菲氧基)酯的合成123-125
• 5.2.4 聚合物的合成125
• 5.3 結(jié)果與討論125-136
• 5.3.1 單體及聚合物的合成與表征125-127
• 5.3.2 單體的相行為研究127-129
• 5.3.3 聚合物的相結(jié)構(gòu)及相行為129-134
• 5.3.3.1 聚合物的DSC研究129-130
• 5.3.3.2 聚合物的POM觀察130-131
• 5.3.3.3 聚合物相轉(zhuǎn)變的研究131-134
• 5.3.4 尾鏈長度對無柔性間隔基苯并菲側(cè)鏈型液晶高分子相形成機制的影響134-136
• 5.4 本章小結(jié)136-137
• 參考文獻137-138
• 第6章 共聚調(diào)控苯并菲側(cè)鏈型液晶高分子的液晶性研究138-151
• 6.1 前言138-139
• 6.2 實驗部分139-141
• 6.2.1 試劑部分139
• 6.2.2 儀器和測試139-140
• 6.2.3 單體的制備140
• 6.2.4 共聚物poly(MTSx-co-MT6Sy)的合成140-141
• 6.3 結(jié)果與討論141-148
• 6.3.1 共聚物的合成與表征141-142
• 6.3.2 共聚物的相行為研究142-147
• 6.3.2.1 共聚物的DSC研究142
• 6.3.2.2 共聚物的POM研究142-144
• 6.3.2.3 共聚物的 1D WAXD研究144-147
• 6.3.3 柔性間隔基含量對共聚物液晶相形成機制的影響147-148
• 6.4 本章小結(jié)148-149
• 參考文獻149-151
• 第7章 苯并菲側(cè)鏈液晶嵌段共聚物PMTS-b-PMT6S的合成及液晶行為研究151-168
• 7.1 前言151-152
• 7.2 實驗部分152-154
• 7.2.1 試劑部分152
• 7.2.2 儀器和測試152
• 7.2.3 單體的制備152-153
• 7.2.4 小分子鏈轉(zhuǎn)移劑的合成153
• 7.2.5 大分子鏈轉(zhuǎn)移劑和嵌段共聚物的制備153-154
• 7.3 結(jié)果與討論154-165
• 7.3.1 大分子鏈轉(zhuǎn)移劑(PMTS-CTA)及嵌段共聚物(PMTS-b-PMT6S)的合成與表征154-157
• 7.3.2 大分子鏈轉(zhuǎn)移劑(PMTS-CTA)液晶行為研究157-159
• 7.3.3 嵌段共聚物PMTS-b-PMT6S的液晶行為研究159-164
• 7.3.3.1 嵌段共聚物PMTS-b-PMT6S的熱穩(wěn)定性研究159-160
• 7.3.3.2 嵌段共聚物PMTS-b-PMT6S的DSC研究160-161
• 7.3.3.3 嵌段共聚物PMTS-b-PMT6S的POM研究161-163
• 7.3.3.4 嵌段共聚物PMTS-b-PMT6S的 1D WAXD研究163-164
• 7.3.4 嵌段共聚物PMTS-b-PMT6S液晶受限行為研究164-165
• 7.4 本章小結(jié)165-166
• 參考文獻166-168
• 總結(jié)與展望168-171
• 攻讀博士學位期間發(fā)表論文情況171-172
• 致謝172-174
• 附錄A 試劑、藥品、純度及出產(chǎn)地174-176
• 附錄B 儀器及其測試條件和方法176

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 蔡智奇;孫建中;任華;趙騫;周其云;徐軍龍;;一種新型液晶環(huán)氧樹脂單體的合成與固化研究[J];高�；瘜W工程學報;2009年03期

2 張杏娟;陳慧琴;皮丕輝;文秀芳;程江;楊卓如;;含氟丙烯酸酯共聚物結(jié)晶與涂膜表面潤濕性能研究[J];高�；瘜W工程學報;2012年01期

3 賈永飛;韓相恩;馮衛(wèi)方;韓輝;程顯光;;末端為噻吩基團酯類化合物的合成、表征及液晶性能研究[J];化工新型材料;2010年02期

4 馮衛(wèi)方;韓相恩;韓輝;賈永飛;;4-(4′-十一烯酰氧基苯基偶氮)苯甲酸的合成及液晶性研究[J];化工中間體;2009年12期

5 李雪梅;毛焱;楊瓊芬;張建平;李權(quán);;含乙酰胺基鏈苯并菲盤狀液晶分子的電子光譜與非線性光學性質(zhì)[J];廈門大學學報(自然科學版);2013年05期

6 楊帆;黃杵睿;聶漢;李權(quán);趙可清;;六取代三環(huán)喹唑啉電荷傳輸性質(zhì)的理論研究[J];原子與分子物理學報;2011年01期

7 李雪梅;張建平;毛焱;;含乙酰胺基鏈苯并菲盤狀液晶分子的電荷傳輸性質(zhì)與熱力學性質(zhì)[J];原子與分子物理學報;2014年06期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張振琳;含共軛液晶基元的甲殼型液晶聚合物的設計合成與性能研究[D];燕山大學;2011年

2 鐘克利;剛棒—線團液晶低聚物的合成及其自組裝性質(zhì)的研究[D];延邊大學;2011年

3 謝敏莉;聚乙烯亞胺系側(cè)鏈液晶高分子的合成表征及吸附性能研究[D];武漢理工大學;2008年

4 張春秀;苯并菲類盤狀液晶的合成以及應用研究[D];北京交通大學;2009年

5 賀昌海;含氮、硫側(cè)鏈液晶高分子的合成、表征及液晶性能的研究[D];武漢理工大學;2009年

6 包瑞;基于環(huán)三磷腈的液晶功能材料的設計、凝膠特性及膽甾相光閥[D];華中科技大學;2010年

7 孫勝童;熱致響應聚合物材料的合成與組裝行為研究[D];復旦大學;2012年

8 程伏濤;高性能光致形變液晶高分子及其智能器件的制備與研究[D];復旦大學;2010年

9 陳盛;基于甲殼型液晶高分子相重入現(xiàn)象的研究[D];湘潭大學;2013年

10 王卓識;支鏈對基于聚環(huán)氧乙烷鏈的剛?cè)崆抖我壕У途畚镒越M裝結(jié)構(gòu)的影響[D];延邊大學;2014年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫中戰(zhàn);側(cè)鏈聚硅氧烷液晶化合物的合成與表征[D];中北大學;2011年

2 劉銀玲;聯(lián)苯芳香酯類液晶環(huán)氧樹脂的合成、固化及機械性能研究[D];華南理工大學;2011年

3 張嬌;伸長偶極子鐵電相的研究[D];遼寧大學;2011年

4 劉尚清;以異煙酸酯衍生物為氫鍵受體的液晶化合物的合成和表征[D];蘭州交通大學;2011年

5 蔣雋;含釩配合物納米結(jié)構(gòu)材料的制備、結(jié)構(gòu)及性質(zhì)研究[D];南京理工大學;2007年

6 陳龍;準相位匹配技術實現(xiàn)方法探究[D];天津大學;2007年

7 王偉成;聯(lián)苯芳香酯類液晶環(huán)氧樹脂的合成與應用研究[D];華南理工大學;2012年

8 李國華;含不同端基星型液晶化合物的合成與性能研究[D];東北大學;2010年

9 林尤誼;萘芳香酯型液晶環(huán)氧樹脂的合成及固化動力學研究[D];長沙理工大學;2013年

10 羅海斌;甲殼型液晶高分子濃溶液性質(zhì)的初步研究[D];湘潭大學;2012年

  本文關鍵詞：苯并菲側(cè)鏈型液晶高分子的設計合成及其相行為和相結(jié)構(gòu)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：315545