新型热致液晶聚合物的合成及表征

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本研究合成的两个未见报道的热致液晶聚合物分别为侧链液晶与主链液晶聚合物。其中聚乙烯醇侧链热致液晶聚合物是通过氢键自组合,而超支化主链热致液晶聚合物则通过一步合成法得到。分析了这两个热致液晶聚合物的特性,并探索了这两种方法的优缺点。通过热示差分析与偏光显微镜观察发现聚乙烯醇侧链液晶高分子由于作为主链聚乙烯醇的良好柔性,不仅降低液晶高分子的相转变温度,还限制液晶基元在一定的范围内运动,增大了液晶基元之间的相互作用,因而常温时也呈现部分结晶;更有利于两者的空间和极性效应的结合,使液晶基元能够在聚合物融化后仍然保持较高的分子排列有序性,使液晶易于形成。研究还表明聚乙烯醇的羟基相互之间距离短,相邻的液晶基元相互作用大和空间位阻大,这显然不利于主链与液晶基元之间的随机的自组装过程,而且随着主链聚合物的分子量增加,主链的热运动对液晶基元有序排列的负面影响大,使去偶效应低,所以随着聚合物的分子量增加,反而导致了复合物清亮点温度下降。但是在液晶主链尚未被液晶基元饱和之前,随着液晶基元对主链摩尔比的增加,样品形成较为完善的氢键结构,使液晶性相对稳定。超支化热致液晶是以3,5─二羟基甲苯和3,5─二羟基苯甲酸为原料, 采用“一锅煮”的方法合成了超支化聚酯。通过不同的原料配比来控制超支化的向外的链扩展,形成具有大约2,4,8个酯结构的超支化分子。该超支化聚合物具有一定刚性的二维结构,不会产生分子链的缠结,而且显示出低粘度,低熔点和良好的溶解性等特点。研究表明通过控制不同的反应物的摩尔比合成超支化热致液晶可以产生不同分子量的超支化分子。但我们发现,不断地提高反应物的摩尔比到一定值,分子量就难以提高。可见,由于3,5─二羟基苯甲酸和3,5─二羟基甲苯具有较大的空间位阻,越到外层越难聚合。所以即使提高它们的摩尔比也难以提高<WP=5>分子量。另外该反应是受温度的影响的。当温度较低时,分子量不完全随着温度升高,温度太高酯化率反而下降。这是由于温度太高会使产物颜色变深甚至分解从而影响质量。另外,超支化聚合物的分子量大小对液晶性存在影响的。通过控制反应物的摩尔比生成较小分子量的产物发现液晶区变宽。利用超支化液晶低熔点、低粘度的特点,将超支化热致液晶与聚合物基体原位聚合,发现液晶呈微纤状,达到微米级,其尺寸为6μm 大小,看来,原位聚合对于液晶在聚合物基体中的均匀分布是有显著的效果的。
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