聚硅氧烷类液晶材料与高双折射率de Vries SmA*液晶中间体的制备与电光性能研究

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聚硅氧烷液晶富有高度柔性的Si-O-Si键,完美的磁导率以及较低的表面能,是高性能弹性体、粘合剂、脱模剂、防水剂、防护涂料以及生物相容材料的理想替代者。另一方面,de Vries SmA*液晶在SmA*-SmC*相变过程中不会产生zig-zag缺陷,是未来铁电液晶光电显示技术的理想材料。本文利用硫-烯点击化学的方法尝试制备聚硅氧烷液晶以及能够产生热致形变的聚硅氧烷液晶弹性体;同时探索了一类新型的具有高双折射率的de Vries SmA*液晶材料,以期达到拓宽光调制区间的目的。本文主要做了以下三方面的研究工作:  1.本文利用硫-烯点击化学的方法将合成的液晶单体分别接枝到聚[3-巯丙基甲基硅氧烷](PMMS)上,得到了一系列以聚硅氧烷为骨架的侧链型液晶聚合物。并借助核磁共振氢谱(NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、热重量分析法(TGA)、差示扫描量热法(DSC)、偏光显微镜(POM)、小角X射线散射(SAXS)以及广角X射线散射(WAXS)详细地研究了这些化合物的性质。与传统的硅氢化加成反应相比,硫-烯点击化学在温和的条件下只生成反马氏加成产物,并且不需要昂贵的铂金属复合催化剂。为了证实存在双折射现象的PMMS-g-LC聚合物具有不同的液晶相,本文同时做了SAXS和WAXS,结果表明PMMS-g-LC1和PMMS-g-LC2可能分别是近晶A相(SmA)和近晶Ad相(SmAd)液晶,而PMMS-g-LC3、PMMS-g-LC4、PMMS-g-LC5和PMMS0.85-g-LC4则可能是向列相液晶。  2.在已见报道的利用两步连续的硫-烯点击化学反应制备以PMMS为骨架的温敏性电纺纤维工作的基础上,本文利用两步连续的硫-烯点击化学的方法进一步制备了聚硅氧烷液晶弹性体。通过控制PMMS以及液晶单体的摩尔比例,聚硅氧烷液晶在实现部分官能化的同时,还可空余出一部分巯基,这部分空余的巯基可以作为制备聚硅氧烷液晶弹性体的交联点。除了制备的从向列相到各向同性相转变过程中,最大收缩量达到42%的液晶弹性体纤维以外,本文还迸一步探索了利用表面摩擦取向的液晶盒制备液晶弹性体膜的可行性。结果表明,这种方法只能使预制的寡聚物中的液晶单元实现单畴配向,而不能对聚合物主链实现配向,因此利用该方法得到的膜只能产生微量的热致形变效应。  3.本文对de Vries SmA*目标分子的设计以及制备做了一系列的探索和研究,在已见报道的Sonogashira反应条件的基础上,尝试制备一类以二苯乙炔为核、含一个手性烷基链和一个氟化(或硅烷化)烷基链的液晶小分子材料,期望分子兼具高双折射率和de Vries SmA*液晶相的性质。在合成的过程中我们发现:利用含水溶剂或者直接在体系中加入水对Sonogashira反应中的Pd(Ⅱ)催化剂的活性影响很小,甚至体系中加入的三苯基膦也不是反应必须的。
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