具有氟烷基边链和手性中心液晶化合物的合成及液晶性研究

本文设计合成了十个含氟烷基边链和手性中心的液晶化合物，并通过DSC和偏光显微镜对它们的液晶性进行了研究。其中二环系液晶化合物不显示液晶相或仅显示单边近晶A相。三环系液晶化合物中较长的氟烷基边链有利于近晶相的形成，且当液晶核另一端的烷氧基链的长度适中时，在氟烷基边链和液晶核之间具有手性中心的液晶分子显示了手性近晶C相和其它液晶相。     

液晶性芳香醛化合物的合成

以对羟基苯甲醛和对烷氧基联苯酰氯为原料,采用爱因宏反应,合成了一系列4-(4'-烷氧基联苯基-4-羧基)苯甲醛.化合物的结构通过元素分析、红外光谱、核磁共振和质谱等方法确证.化合物的液晶行为用示差扫描量热法、偏光显微镜和旋光仪等方法表征.结果表明,所有的化合物加热至各自的熔点以上都能形成液晶态.在液晶态可以观察到手性近晶C相、近晶相、胆甾相和向列相的典型织构.含手性中心的化合物都有较高的旋光性,而且在合成反应中旋光性得到保持.随着分子末端烷氧基碳原子数增加,化合物(除2a和4a外)的熔点(T_m)和液晶态的清亮点(T_i)呈规律性变化,近晶相范围和近晶相-向列相转变温度渐增,而向列相温度范围递减,至十二烷基时,仅呈现近晶性.     

亲水性形状记忆环氧树脂制备及表面浸润性调控

采用聚乙二醇(PEG)对间苯二甲胺(MXDA)固化的TDE-85环氧树脂体系进行改性,制备了亲水性形状记忆环氧树脂,结合微形貌构筑和热响应方式对树脂表面浸润性进行智能调控.结果表明,PEG的引入有效地增加了TDE-85环氧树脂的亲水性.PEG的最佳含量为20%(质量分数)时,树脂表面的接触角为54°,实现了环氧树脂从原始TDE-85/MXDA固化体系表面的疏水性(接触角为108°)到TDE-85/MXDA/PEG固化体系表面亲水性的转变;改性后树脂的玻璃化转变温度Tg为71℃,形状固定率和回复率分别为96.10%和99.97%,表明得到的树脂具有良好的形状记忆性能.进一步采用模板法在树脂表面构筑了微阵列结构,基于形状记忆效应,通过对表面微阵列形态的控制,实现了环氧树脂表面介于亲水性(接触角为51°)与超亲水性(接触角为0°)间的可逆浸润性智能调控.     

点击化学合成盘-棒-盘状液晶三聚体

本文设计并合成了一系列盘-棒-盘状液晶三聚体.此类三聚体由两个相同的苯并菲盘状介晶基元和一个联苯棒状介晶基元通过CuI-NEt3体系催化端基炔和端基叠氮化合物的点击反应连接形成.该三聚体结构通过核磁、红外和高分辨质谱表征;介晶性通过偏光显微镜(POM)、差示扫描量热法(DSC)和X射线衍射(XRD)进行了研究.结果显示:此类液晶三聚体均为室温液晶,呈现四方柱状相(Colr).连接3个介晶基元的柔性间隔基的长度对化合物的相转变温度具有明显影响.     

具有不同柱状结构的苯并菲盘状液晶化合物的合成及自组装

合成了3种含有不同长度烷基链的苯并菲盘状液晶化合物; 通过1H NMR 和 MALDI-TOF MS对其结构进行了表征; 利用差示扫描量热法(DSC)、热台偏光显微镜(POM)和小角X射线散射实验(SAXS)对3种液晶化合物的自组装行为进行了研究. 结果表明, 烷基链的长度对苯并菲盘状液晶化合物自组装结构的影响显著. 柔性链为辛基的苯并菲盘状液晶化合物自组装成六方柱状液晶相; 柔性链为十二烷基的化合物自组装成倾斜柱状液晶相; 而柔性链为十六烷基的化合物则未形成液晶相.     

聚(乙烯基对苯二甲酸二烷基酯)的非寻常相转变

以聚(乙烯基对苯二甲酸二烷基酯)(PDAVT)为对象,用热分析、X射线衍射、流变及固体核磁共振等方法考察了甲壳型液晶高分子中存在的"低温无序、高温有序"的非寻常相行为.实验证明,在升温过程中,烷基基团为丁基、己基和辛基的PDAVT(P4、P6和P8)可从无定形态发育出柱状(Col)液晶相,导致在高温区体系模量升高.降温时P6和P8可完全回到无定形态,表现出典型的"各向同性相重入"行为.PDAVT液晶相畴的生长具有一维生长的特点,是成核控制的,升高温度可加快Col相的形成.固体核磁共振实验表明,样品从无定形态转变为Col相的过程与侧链运动性的不断加强有密切关系.我们也初步探索了剪切场或拉伸场对液晶转变的影响,发现当温度不高时,剪切或拉伸既不改变液晶转变温度,也没有提高液晶态样品的液晶化程度.综合分析多方面的实验结果可以看出,PDAVT的非寻常相行为是熵主导的.侧链的加速运动会增强"甲壳效应",Col相是侧链熵最大化的结果.     

木糖醇玻璃焓松弛的量热分析

为了考察木糖醇的玻璃化转变和焓松弛行为,寻求碳链长度对线性多元醇玻璃化转变和焓松弛行为的影响,利用差示扫描量热(DSC)技术测定了不同降温速率下木糖醇在玻璃化转变温度(Tg)前后的比热容(Cp),通过曲线拟合获得了TNM(Tool-Narayanaswamy-Moynihan)模型参数,并和其他多元醇类已有研究结果进行对照.结果表明,尽管TNM模型可以很好地重现不同降温速率体系的实验比热容数据,但模型参数并不是材料常数,而是和热历史有关,不同的降温速率对应不同的模型参数.指前因子(A)、非线性参数(x)和非指数参数(β)均随着降温速率的增加而降低,松弛活化焓(△h*)的变化趋势刚好相反.几种线性多元醇玻璃化转变和TNM模型参数的对照表明,玻璃化转变温度,松弛活化焓和动力学脆度(m)都随着烷基碳链长度的增加而增加.虽然非线性参数、非指数参数随碳链长度的增加有降低的趋势,但木糖醇展现出反常变化的情形.     

基团转移聚合制备侧链型联苯液晶高分子的研究

<正> 由具有刚性介晶结构同时又具有双键的单体进行加聚反应,是制备侧链型液晶高分子最方便的方法。大多采用甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯类,聚合后形成乙烯型柔性主链,同时侧链上又带有刚性介晶相结构单元。以联苯类作为介晶相的液晶,由于具有稳定性好的优点,是目前应用得最广泛的一种液晶材料。Maganini用自由基聚合的方法进行了侧链型联苯液晶高分子的合成和研究。基团转移聚合作为一种新的加聚方式,为丙     

5-{[(4′-正戊基氧-4-联苯基基)羰基]氧}-1-戊炔的相转变与相结构

采用差示扫描量热(DSC)、一维(1D)广角X射线衍射(WAXD)、热台偏光显微镜(PLM-hotstage)等研究手段对含联苯液晶基元的侧链液晶聚炔单体5-{[(4′-正戊基氧-4-联苯基基)羰基]氧}-1-戊炔(A3EO5)的本体相转变和相结构进行了研究.DSC和1D-WAXD实验结果表明,A3EO5在升温和降温过程中均呈现四个相转变过程,形成双向性液晶.样品从各向同性态降温至室温过程中,首先形成近晶A相,随后进入层内排列具有准长程有序的近晶B相,继续降温将形成层内为正交排列的近晶E相,在此之后样品进入晶相.PLM结果指出样品在各向同性态降温过程中分别形成球状织构、角锥织构和同心圆弧织构.     

具有液晶性新型聚芳醚酮的合成与表征

通过联苯二酚(介晶基元)、取代对苯二酚(破坏结晶基元)与4,4'-二氟二苯酮的亲核取代反应合成了一系列具有液晶性的新型聚芳醚酮,采用DSC、PLM和WAXD等方法对聚合物的研究表明:联苯含量为70%时聚合物表现为向列相,联苯含量为50%时聚合物出现近晶相,在外力场作用下,向列相液晶容易形成明暗交替的条带织构.     

含茋生色团聚醚的合成与热致液晶行为

β 氯乙基缩水甘油醚 (GCE)和GCE/羟丁基乙烯基醚 (HBVE)分别通过阳离子聚合、光引发共聚合 ,获得两种聚醚 ,然后再分别与 4 硝基 4′ 羟基 (NHS)反应 ,制备了两种侧链含生色团的液晶聚合物(PSEG、PSV) .用FTIR、1H NMR和EA对其化学结构及生色团含量进行了表征 ,以POM、DSC、TGA和WAXD对聚合物介晶相转变温度、织构、热稳定性及相行为进行了研究 .结果表明 ,这类聚合物属向列型热致双向性液晶 ,液晶相转变温度较低、范围较宽 ;聚合物热稳定性较好 ,开始分解温度在 30 0℃以上 .     

含手性三联苯腰接型液晶聚乙炔的合成及其“甲壳效应”

设计、合成了一种新单体,并由[Rh(nbd)Cl]2/Et3N(nbd =2,5-降冰片二烯)催化聚合反应制备了一种具有较高相对分子质量(质均相对分子质量为30300)的含手性三联苯液晶聚乙炔PAM3OCO(TPh)(OR*)2{一[(CH=C(CH2)3OCO-terphenyl(OR*)2]n—,R*=(S)-2-甲基丁基}.由于手性基团和三联苯液晶基元的引入,单体具有互变手性近晶C相,而聚合物则呈现互变的手性近晶A相液晶行为.三联苯液晶基元以重心位置连接于聚合物主链并围绕主链所产生的“甲壳效应”赋予了聚合物很高的热稳定性(356℃)、发光性能和聚集诱导增强发光特性.其薄膜状态下的发光强度明显大于其在稀溶液状态下的发光强度,且内量子效率和外量子效率分别为0.214和0.023.紫外光激发下,聚合物在液晶状态下的发光强度明显优于溶液和薄膜状态,并且发光谱带发生了红移.     

基于“甲壳”效应、不同尾链长度的离子液晶高分子的相行为和相结构

考察了一系列基于"甲壳"效应的离子液晶高分子poly(2,5-bis{[6-(4-butoxy-4?-imidazolium phenyl)k-alkyl]oxy carbonyl}styrene bis(fluoroborate)salts)Pk-6-BF4(k=4,8,12,16)的相行为和相结构.热重分析结果表明,该系列聚合物的热分解温度都在320?C以上,说明其均具有优异的热稳定性能.示差扫描量热仪结果表明,P4-6-BF4和P8-6-BF4仅表现出一个玻璃化转变,随着尾链的增长,P12-6-BF4和P16-6-BF4具有一个结晶熔融峰.偏光显微镜、一维广角X衍射、二维广角X衍射结果表明,该系列聚合物均形成稳定的近晶A相结构,并且随着烷烃尾链的增长,层间距增加、近晶结构内部分子堆积形式有所改变.     

对-2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊氧基苯甲酸胆固醇酯的合成和液晶相变研究

液晶显示技术中主要应用的是向列相液晶,但是向列相液晶显示模式几乎已接近极限,从TN到STN直至TRF,对其应用没有新的理论模式.因而,人们将目光转移到了近晶相液晶上,目前各近晶相中的手性近晶C相,即铁电相引起人们广泛兴趣.铁电液晶具备向列相液晶所不具备的高速度(微秒级)和记忆性的优异特征,它们在最近几年得到大量研究.含氟链分子容易形成近晶A相和近晶C相,常作铁电液晶配方.这些铁电液晶(FLC)化合物包含一个或多个手性中心,而甾体可作为廉价的手性源,其衍生物有形成铁电相的可能.虽然理论已经预测到铁电现象在非手性液晶中也是可能的,但实际上长期以来铁电性只在手性分子的SmC*相中被发现.如Vill等[1]报道过包含一个长烷基链的甾类液晶,即对十六烷基苯甲酸胆甾醇酯和对十六环氧苯基碳酸盐,均显示了单变铁电性.Janulis等[2]已经列举(CH2)n作为氟化链和刚性核之间的空间间隔对获得介晶C相有利.我们在此报道对-2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊氧基苯甲酸胆固醇酯的合成及其液晶相变研究的结果.     

长侧基甲壳型液晶高分子的合成及性质研究

设计并合成了一系列尾链为不同长度烷氧基的长侧基甲壳型液晶高分子聚[2,5-二(4 ′-烷氧基联苯氧羰基)苯乙烯]( PnCbiPCS,n=4,6,8,10,14).这些聚合物都具有良好的热稳定性.偏光显微镜及一维和二维广角X射线衍射等研究结果表明PnCbiPCS这一系列聚合物均能形成稳定的近晶A相结构,所对应的层间距随...     

液晶环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的制备和固化反应动力学研究

用带有介晶基元的联苯二酚二缩水甘油醚 (BP)、4 氨基苯基磺酰胺 (SAA)和有机化蒙脱土 (93A)采用浇铸成模固化成型的方法制备出液晶环氧树脂 蒙脱土纳米复合材料 .WRXD结果表明 93A含量是 2 %时可形成剥离型纳米材料 ,而当 10 %时形成插层型纳米材料 ,5 %时则形成剥离和插层混合型的纳米材料 ;POM结果表明蒙脱土的存在能够破坏原有的扇形近晶相液晶织构 .DSC研究表明体系的固化反应动力学 ,可用变形的Kissinger Akahira Sunose法 (VKAS)表征 ,从求出的反应活化能和转化率关系 ,发现反应初期 ,蒙脱土使反应活化能降低 ,能够促进液晶环氧树脂的固化 .     

含偶氮基团的聚丙烯酸酯型功能侧链液晶高分子的性能及其应用前景

综述了基于具光致双折射和光存储性质的偶氮功能基团的新型功能性侧链液晶聚丙烯酸酯的液晶性质、光电性质及应用前景.指出该类聚合物是一类非常重要的非线性光学材料 ,一般显示热致性向列型或近晶型液晶相, 液晶相转变温度和液晶态温度范围随链结构的不同发生显著变化,具有较短的电场及光场响应时间.此类材料在不断开发研究下可望用作长久的高对比度的光学信息储存材料.     

羧基含量可控氮杂环聚芳醚砜反应性增韧601环氧树脂

采用酚酞啉(PPL)、二氮杂萘酮双酚(DHPZ)等单体制备了羧基含量可控的杂萘联苯结构聚芳醚砜(PPES-P),聚合物主链羧基含量与分子设计一致性较高,玻璃化转变温度(Tg)均达到260°C以上,具有优异的热稳定性和溶解性.进一步选取不同羧基含量的PPES-P对601环氧树脂体系进行反应性增韧改性,考察PPES-P羧基含量对树脂体系力学性能和热稳定性的影响.结果表明:PPES-P树脂与601环氧树脂相容性较好,羧基作为交联点能够参与环氧树脂固化反应,强化了增韧组分与基体树脂的界面结合能力,PPES-P反应性增韧改性不仅提高了601环氧树脂体系的冲击与弯曲性能,还保持了树脂体系较高的Tg,其中PPL与DHPZ结构单元为1:3的PPES-P13改性后树脂冲击强度提高了43%,试样断裂面为均相结构且呈韧性断裂形貌.     

含有联苯和肉桂酸酯基团的侧链液晶共聚物的合成与表征

合成了两种含有联苯刚性基元的甲基丙烯酸酯单体M1和M2,其中M1为含有可光交联的肉桂酸酯端基的单体.通过溶液自由基聚合,得到一系列含不同比例M1和M2单体单元的聚丙烯酸酯类侧链液晶共聚物.采用1H-NMR、FT-IR等方法对单体和聚合物的结构进行了详细表征.用示差扫描量热法、偏光显微镜以及广角和小角X-射线衍射对单体和聚合物的液晶性进行了研究.结果表明,末端为肉桂酸酯基团的单体M1无液晶性,其均聚物P1有微弱的液晶性,而端基为正丁基的单体M2及其均聚物P9则表现出近晶相液晶行为.共聚物P2~P5均为向列型液晶,P6~P9则为近晶型液晶.随在聚合物中M2单体含量的增加,共聚物的玻璃化转变温度、熔点及清亮点温度均呈现增加趋势.     

烷基-α-D-吡喃葡萄糖苷的合成与性能

以D-葡萄糖为原料,经全乙酰化、在SnCl_4催化下与脂肪醇糖苷化、脱保护3步反应合成了7种不同碳链长度的烷基-α-D-吡喃葡萄糖苷。利用核磁共振、表面张力仪和偏光显微镜等对其进行结构、表面张力和热致液晶等性能测试,结果表明,当烷基-α-D-吡喃葡萄糖苷烷基链长(n)为6~9时,均有发泡和乳化性能,其中正壬基-α-D-吡喃葡萄糖苷具有最佳的发泡和乳化性能;烷基糖苷(n=6~9)的表面张力(γ_(CMC))及临界胶束浓度(CMC)均比较低;饱和吸附量(Γ_(max))随烷基链的增长而减小,饱和吸附面积(A_(min))随烷基链增长而增大;形成胶束时的标准自由能(ΔG_(mic))和吸附自由能(ΔG_(ads))均为负值,其绝对值随烷基链增长而越来越大,其中正辛基-α-D-吡喃葡萄糖苷的表面活性最好;烷基糖苷(n=4~9)对皮肤均无急性刺激作用;所合成的烷基糖苷均具有热致液晶行为,随烷基链长的增加,液晶相的温度范围变宽,液晶相的稳定性越好。