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本博士学位论文的主要工作是在甲壳型液晶高分子模型的结构基础上，设计并合成了一系列新型功能性甲壳型聚合物，研究了其化学结构与液晶相行为的关系，并在此基础上探讨研究了其潜在应用，为本课题组关于甲壳型液晶高分子的深入研究及其在功能材料中的应用提供了科学依据及参考。博士论文主要包括以下几个方面的内容：
第一部分是以硅氧烷为主链的甲壳型液晶高分子的设计、合成与性质研究。将结构确定、具有高度柔顺性以及疏水性质的聚硅氧烷引入到甲壳型液晶高分子体系中，通过改变聚合物的主链，研究聚合物的液晶性质，可以更为深入地了解甲壳型液晶高分子的甲壳效应，研究主链和侧基以及连接基团之间的协同作用对聚合物液晶性质的影响。聚合物的合成采用硅氢加成反应，将实验室以往设计的甲壳型液晶高分子的乙烯基单体与聚硅氧烷主链相连，合成了五种以聚硅氧烷为主链的甲壳型聚合物(Si-MPCS，Si-BPCS，Si-OXD-C12p，Si-4C2Vp，Si-12C2Vp)。通过核磁共振(NMR)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等手段证明硅氧烷主链上所有的硅氢键都进行了加成反应。采用热重-差热同步测定仪(TGA-DSC)、差示扫描量热仪(DSC)分析了聚合物的热性能，包括热稳定性和相转变性质，结果表明所有聚合物均具有比较高的热稳定性。利用偏光显微镜(PLM)、广角X射线衍射(WAXD)等方法详细研究了聚合物的液晶性质，结果发现这些以高度柔顺性的聚硅氧烷为主链的甲壳型聚合物也能自组装形成超分子柱状相或近晶相的液晶相态。与相应的以聚乙烯为主链的聚合物相比，柔性聚硅氧烷主链的引入一定程度上削弱了甲壳效应，聚合物的液晶相温度范围变窄，液晶相结构也发生了不同程度的变化。对聚合物的表面亲疏水性进行研究，发现由于聚硅氧烷主链包裹在大体积侧基的内部，疏水的聚硅氧烷主链向表面的迁移受到限制，因此聚硅氧烷主链的疏水性质没有表现出来。
第二部分工作是以乙烯基对苯二甲酸为结构模型，将功能性苯并冠醚基团通过不同的中心桥键引入到单体侧基的末端，利用甲壳型液晶高分子可控聚合以及结构的优势，来研究不同的中心桥键对聚合物液晶性质的影响，实现对甲壳型聚合物液晶性质的调节。同时，利用冠醚分子的两亲性质以及选择性络合金属离子的特点，期望其能够赋予聚合物新的功能。通过多步合成，成功合成了以苯并冠醚为液晶基元末端，以-COOCH2-、-CONH-为中心桥键的甲壳型聚合物的单体，通过普通自由基溶液聚合得到了相应聚合物。结果表明，以-COOCH2-为中心桥键的两种聚合物均不具有液晶性，金属离子的掺杂也没有诱导出现液晶相。但是金属离子的掺杂却使侧基的有效长度减小，推测原因可能是金属离子的络合使聚合物侧基之间的相互作用增强，由于苄基能够自由旋转，聚合物的构象发生了改变。
第三部分内容是以柔性直链烷基取代的二联苯为液晶基元的甲壳型液晶高分子的合成与性质研究。期望通过对最简单的以柔性直链烷基取代的二联苯聚合物的研究，能够开创并带动对二联苯体系功能化的研究领域。采用普通自由基溶液聚合合成了一系列以相同或不同长度的柔性直链烷基取代的二联苯为液晶基元的甲壳型聚合物(Poly-2，3，4和pVBP(x，8)(x=1，2，4，6，8，10，12))。利用凝胶渗透色谱(GPC)表征了聚合物的相对分子量和分散度，所得聚合物的相对分子量都在10万左右。采用DSC、PLM和WAXD等手段研究了所合成的单体和聚合物的液晶性质。研究发现所有单体均不具有液晶性。对于末端不同长度的烷基取代的聚合物体系，其液晶性质具有末端尾链长度以及温度的依赖性，聚合物pVBP(1，8)在整个变温过程中均不具有液晶性，随侧基末端烷氧基碳数的增加，聚合物的液晶相态表现出柱状向列相(Φn)-四方柱状向列相(ΦTN)-柱状向列相(ΦN)的转变。其中，二联苯两端取代烷基长度最接近的聚合物pVBP(8，8)高温时能够发育出有序度稍高的四方柱状向列相(ΦTN)的液晶相态，这种液晶相态的发现在甲壳型聚合物体系中实属首次。同时，随温度的变化，聚合物表现出相重入的液晶相行为。当温度升至玻璃化转变温度以上时，样品首先进入各向同性(Ⅰ)相，继续升温后进入液晶(LC)相，并且液晶态一直保持；降温过程中，聚合物会从LC相重新回到Ⅰ相。对于末端相同长度的烷基取代的聚合物，醚键为中心桥键的聚合物更容易发育出液晶相，与以一个苯环为核心的聚合物体系正好相反。
第四部分内容是在二联苯结构的基础上，设计侧基分别含有疏水的长链烷基和亲水的羧酸基团的甲壳型聚合物，来研究甲壳效应对聚合物本体液晶性质及溶液性质的影响。聚合物由两亲性单体通过普通自由基聚合得到，用GPC表征了聚合物的相对分子量和分散度。采用DSC、PLM和WAXD等手段研究了所得聚合物的液晶性质，发现聚合物并没有形成液晶相。利用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、透射电子显微镜(TEM)等对聚合物的溶液性质进行了初步表征。发现聚合物在溶液中自组装形成球形聚集体，尺度分布介于100-500纳米。