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手性液晶聚合物可被广泛应用于光电显示、光信息储存和非线性光学等领域,是液晶聚合物材料领域的重要研究课题。传统的侧链型手性液晶聚合物主要通过液晶基元中的不对称碳来引入手性结构,对主链提供单一手性的手性主链-非手性液晶基元侧链型液晶聚合物少有报道。本论文在对手性液晶聚合物的国内外研究进展进行评述的基础上,运用烯烃复分解反应设计、制备了2种新的手性主链-非手性液晶基元侧链型液晶聚合物,对液晶聚合物的性能进行了初步研究。主要研究工作如下: (1)以丙烯酰氯、D-泛酰内酯、环戊二烯等为原料,经酯化、Diels-Alder反应、低温水解等反应合成了(S)-5-降冰片烯-2-羧酸,对合成和纯化条件进行了讨论,对(S)-5-降冰片烯-2-羧酸结构进行了表征,测得其比旋光度为-137.8°。 (2)以4-丁氧基苯甲酸、2,5-二羟基苯甲酸和苄溴等为原料,合成了一种在腰部含有活性羧基的液晶基元。再分别通过3-溴丙醇和6-溴己醇腰接(S)-5-降冰片烯-2-羧酸手性主链,合成了2种新的手性主链-非手性液晶基元侧链型液晶单体Y3和Y6。采用1H-NMR、FTIR、TGA、DSC、CD等多种现代分析手段对各步产物的结构和单体的性能进行了研究,讨论了合成和纯化条件。结果表明:由于液晶单元和连接基的稀释效应,2种单体的比旋光度低于(S)-5-降冰片烯-2-羧酸,但腰接反应不改变光学构型。连接基碳链长度增加,有利于刚性单元的热运动,提高了单体的热稳定性,且2种单体的分解机理不同。 (3)单体Y3和Y6经Grubbs-2st催化剂催化的烯烃复分解反应成功制备了手性主链-非手性液晶基元侧链型液晶高分子J3和J6,采用1H-NMR、GPC、POM、TGA、DSC、CD和SAXS等多种现代分析手段对聚合物的结构和性能进行了研究。结果表明:2种聚合物的相对分子质量均达到2万以上,相对分子质量分布窄;单体聚合后的比旋光度大小基本不变,但改变光学构型;在一定温度范围内,2种聚合物均表现为向列型液晶,呈现特有的Cotton效应、衍射图形和彩色纹理;J6的Tm约为42~43℃,Tc约在80~85℃,与J3相比,具有更好的液晶性能和热稳定性。 上述研究结果表明,以手性降冰片烯主链结构提供单一手性制备手性主链-非手性液晶基元侧链型的手性液晶聚合物是可行的。 本论文的创新之处:(1)突破传统侧链型手性液晶聚合物都由液晶侧链提供手性的约束,制备了主链提供单一手性的手性主链-非手性液晶基元侧链型液晶聚合物,并研究了其性能;(2)设计、合成了2种新的聚手性降冰片烯类液晶高分子材料;(3)本课题所研究的新材料拓展了液晶高分子材料材料的种类。