基于聚(苯乙烯磺酸)的液晶超分子

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液晶离聚物是一类带有阴阳离子的超分子液晶,兼有液晶高分子特殊的光学性能和离聚物的增容性等,而且扩大了原液晶聚合物的应用范围,通过多种不同的搭配合成出具有不同结构和组成的各种新型的功能高分子材料,具有重要的学术价值,在化学、材料学、电子学、物理学等多学科中得到应用,而且在共混材料、光学、信息、膜材料等领域具有很好的应用前景。磺酸基是强极性基团,当液晶聚合物中有少量磺酸基时,就可以表现出极性,这类带有磺酸基的液晶离聚物在超分子液晶及复合材料的研究和制备等方面起到增容与增强的作用。本文设计与合成了一类新型的含磺酸基的侧链液晶离聚物。首先设计合成了三种单体,即异烟酸对联苯酚酯(M1)、异烟酸异山梨醇酯(M2)、异烟酸胆甾醇酯(M3)。将单体M1、M2、M3分别与聚苯乙烯磺酸、酞菁成盐,合成S1、S2、S3系列超分子液晶;单体M1和M3与聚苯乙烯磺酸、酞菁反应合成S4系列超分子液晶,在S1、S4系列聚合物中分别加入氧化石墨烯合成S6、S5系列超分子液晶;在S2、S3系列聚合物中分别加入氧化石墨烯,合成S7、S8系列超分子液晶。三种液晶单体、八个系列超分子液晶在国内外均未见报道,因此本论文的研究具有原创性。采用FT-IR、1H-NMR、DSC以及X-射线衍射分析(XRD)等研究方法对单体和所合成的液晶聚合物的分子结构、热性能、液晶性能等进行了表征和分析。结果表明单体和液晶聚合物的化学结构都符合分子结构设计。单体M1、M3为热致液晶,单体M1呈现向列相的纹影织构、单体M3出现了胆甾相的焦锥织构,八个系列的聚合物都出现了彩色的液晶织构。超分子液晶聚合物的Tg、Ti随酞菁的增加呈升高趋势;适量氧化石墨烯的加入能使聚合物的Tg、Ti升高。聚合物的电导率随着酞菁蓝含量的增加呈上升的趋势,适量的氧化石墨烯的加入,使聚合物的电导率升高。本文研究内容不仅具有重要的理论意义,而且也为进一步研究超分子液晶聚合物的应用提供了科学依据与一定的技术支持。
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