稀土液晶材料具有磁性、发光强度高、色纯度高、电子极化率高的特性,可应用于有机磁体、非线性光学材料、催化剂等,是一类重要的发光液晶材料。稀土液晶包括掺杂型稀土液晶和键合型稀土液晶。将稀土配合物作为掺杂剂均匀地分散在液晶单体或液晶聚合物中即为掺杂型稀土液晶,由于稀土配合物与基质材料相容性差,易发生相分离,且在高分子材料中分散性欠佳,导致荧光分子间易发生淬灭作用;键合型稀土液晶包括小分子稀土液晶和高分子稀土液晶,小分子稀土液晶相转变温度高,液晶区间窄,加工性能与热稳定性差等缺点是阻碍其应用的主要原因,键合型高分子稀土液晶能够克服小分子稀土液晶的缺点,是当今国际研究的热点之一。本文制备的键合型稀土液晶聚合物兼具稀土离子的荧光特性和聚合物良好的的液晶性能、热稳定性与加工性能等,克服了小分子稀土液晶的缺点,将在光学、机械、电子、显示等方面具有广泛的应用前景,是新型的多功能发光液晶材料。本文设计合成了手性液晶化合物4-烯丙氧基苯甲酸胆甾醇酯(M1)、2-{5-{4[4-(4-烯丙氧基苯甲酰氧基)苯基]苯氧羰基}戊酸}-5-(4-羧基苯甲酸)异山梨醇酯(M2)、2-{5-{4[4-(4-烯丙氧基苯甲酰氧基)苯基]苯氧羰基}戊酸}-5-(4-氟苯甲酸)异山梨醇酯(M3),合成以Ln3+为中心离子,噻吩甲酰三氟丙酮(TTA)为第一配体,烯丙氧基苯甲酸为第二配体的含氟小分子稀土配合物Ln-M4(Ln=Sm,Tb);以M1、M2与聚甲基含氢硅氧烷(PMHS)接枝聚合制备含苯甲酸基团的侧链手性液晶聚合物,并以此作为配体,稀土离子为中心离子,制备了 Eu-P1、Tb-Pi系列手性稀土液晶聚合物;以含苯甲酸基团的主链液晶离聚物作为配体,稀土离子为中心离子,制备了 Eu-P2、Tb-P2系列向列型主链稀土液晶离聚物;采用Ln-M4、M3与PMHS接枝共聚,制备了Sm-P3、Tb-P3系列手性含氟稀土液晶聚合物。共制备了六个系列发光稀土液晶聚合物,在国内外均未见报道。采用FT-IR、1H-NMR、元素分析、POM、X-射线衍射、DSC、TGA及荧光分光光度计等技术,对手性液晶化合物、小分子稀土配合物及稀土液晶聚合物化学结构与性能进行分析与研究,特别是采用三维红外图像表征了稀土离子在液晶聚合物中的分布状态,首次建立了稀土液晶聚合物的结构示意图。研究结果表明:(1)M1、M2、M3均为热致互变胆甾相液晶化合物;在激发光的激发下,含氟小分子稀土配合物Sm-M4发出钐离子的特征荧光,呈粉红色,含氟小分子稀土配合物Tb-M4发出铽离子的特征荧光,呈绿色。(2)Eu-P1和Tb-P1系列手性稀土液晶聚合物呈现胆甾相的Grandjean织构,三维红外分析表明稀土离子均匀地分布在聚合物中,首次建立了手性稀土液晶聚合物的结构示意图。随着稀土离子的含量从1.0 mol%增加到4.0 mol%,Eu-P1和Tb-P1系列液晶聚合物的Tg、Ti、AT、Td均高于对应P1系列液晶聚合物的Tg、Ti、△T、Td;Eu-P1和Tb-P1系列聚合物的Tg呈升高趋势,Ti呈降低趋势,Td呈升高趋势,均具有较宽的液晶区间(△T高于162℃),热分解温度均高于304℃,具有良好的热稳定性。在激发光的激发下,Eu-P1系列液晶聚合物发出铕离子的特征荧光,呈红色,Tb-P1系列液晶聚合物发出铽离子的特征荧光,呈绿色;随着稀土离子含量的增加,两个系列液晶聚合物的荧光强度均增强,未出现荧光猝灭现象,荧光强度随温度的升高逐渐降低。(3)Eu-P2和Tb-P2系列主链稀土液晶离聚物呈现向列相的条纹和纹影织构,三维红外分析表明稀土离子均匀地分布在离聚物中,首次建立了主链稀土液晶离聚物的结构示意图。随着稀土离子的含量从0.3 mol%增加到1.5 mol%,Eu-P2和Tb-P2系列液晶离聚物的Tg呈升高趋势,Ti先升高后降低,Td呈升高趋势,均具有较宽的液晶区间(△T高于144℃),热分解温度均高于310℃,具有良好的热稳定性。在激发光的激发下,Eu-P2系列液晶离聚物发出铕离子的特征荧光,呈红色,Tb-P2系列液晶离聚物发出铽离子的特征荧光,呈绿色;随着稀土离子含量的增加,两个系列液晶离聚物的荧光强度均增强,未出现荧光猝灭现象,荧光强度随温度的升高逐渐降低。(4)Sm-P3和Tb-P3系列手性含氟稀土液晶聚合物呈现胆留相的Grandjean织构,三维红外分析表明稀土配合物均匀地分布在聚合物中,首次建立了手性含氟稀土液晶聚合物的结构示意图。随着稀土配合物的含量从0.3 mol%增加到1.2 mol%,Sm-P3和Tb-P3系列液晶聚合物的Ti呈降低趋势,液晶区间变窄,均具有较宽的液晶区间(△T高于164℃),热分解温度均高于313℃,具有良好的热稳定性。在激发光的激发下,Sm-P3系列液晶聚合物发出钐离子的特征荧光,呈粉红色,Tb-P3系列液晶聚合物发出铽离子的特征荧光,呈绿色;随着稀土配合物含量的增加,两个系列液晶聚合物的荧光强度均增强,未出现荧光猝灭现象,荧光强度随温度的升高逐渐降低。