柔性高分子/液晶体系的相分离

从分子场理论出发,推导出了spinodal方程和浓度效应引起的各向同性-各向异性转变方程.计算结果表明,在柔性高分子/小分子液晶的相图上除了具有经典的各向同性spinodal线以外,还存在鲜为报道的各向异性spinodal线,这两种不同的spinodal线通过各向同性-各向异性转变线连接在一起.在柔性高分子/小分子液晶的相图的不同区域中将会发生不同的相分离机理.这一体系的相平衡线不一定与spinodal线会聚于临界点.这些结果有助于我们深入了解高分子/液晶体系与一般高分子/溶剂或高分子/高分子体系不同的特殊性质,从而达到控制材料的结构与性能的目的.     

聚苯撑苯并二噻唑的甲基磺酸溶液的相转变过程及其动力学研究

用退偏振光强度法及偏光显微镜研究了溶致性液晶高分子聚苯撑苯并二噻唑的甲基磺酸溶液(PBT/MSA)由液晶相至各向同性相(N→I转变),及由各向同性相至液晶相(I→N转变)的相变过程.液晶相的形成(I→N)服从Av-rami方程,Avrami指数为1左右,表明该体系的液晶相是以一维棒状方式形成的.相转变温度与浓度有关,提高温度可加速在应力下液晶相长程有序结构的形成.     

聚苯撑苯并二噻唑的甲基磺酸溶液的相转变过程及其动力学研究

 用退偏振光强度法及偏光显微镜研究了溶致性液晶高分子聚苯撑苯并二噻唑的甲基磺酸溶液(PBT/MSA)由液晶相至各向同性相(N→I转变),及由各向同性相至液晶相(I→N转变)的相变过程.液晶相的形成(I→N)服从Av-rami方程,Avrami指数为1左右,表明该体系的液晶相是以一维棒状方式形成的.相转变温度与浓度有关,提高温度可加速在应力下液晶相长程有序结构的形成.     

柔性高分子/小分子液晶混合物的自洽场理论

发展了柔性高分子/小分子液晶混合物连续自洽场理论，将小分子液晶模型化 为取向与位置无关的单体分子，小分子液晶间存在各向异性的Maier-Saupe相互作 用，该理论可还原成高分子和各向同性小分子组成的Flory-Huggins溶液理论和纯 液晶的Maier-Squpe液晶理论，通过数值解自洽场方程组，还将理论用于研究柔性 高分子/小分子液晶混合物相分离开界面性质，得到的结果与用Helfand格子界面理 论和MOnte Carlo模拟的结果一致。     

外场对聚肽三元体系相行为影响的研究

在前期建立的溶剂、聚肽、柔性高分子三元体系的理论模型上, 引入外场作用的自由能, 推导了液晶相与非液晶相中各物质的化学位, 研究了外场作用下的聚肽三元体系的相行为. 结果表明外场的作用可使液晶相与非液晶相的两相区域变小, 两相区向低浓度方向移动, 同时柔性高分子可进入液晶相. 此外还研究了外场作用下聚肽的分子链构象、链长和温度等对体系相行为的影响, 并对理论计算与实验结果进行了比较.     

对称柔性-半刚性-柔性三嵌段共聚物自组装行为

基于蠕虫状链模型和高斯链模型的自洽场理论研究了对称柔性-半刚性-柔性三嵌段共聚物在二维空间中的相行为. 在设定的计算参数下得到了多种该体系的热力学平衡态相结构, 包括各向同性Isotropic相、 各向异性Nematic相、 层状Smectic-C相、 四角柱状相、 斜交型冰球状相、 断层型冰球状相和稻粒状结构. 与刚-柔两嵌段共聚物相比, 对称柔性-半刚性-柔性三嵌段共聚物更容易形成Smectic-C相. 在柱状相结构中, 在柔性嵌段的牵伸作用下半刚性嵌段在液晶相区中相互穿插, 从而形成菱形和长方形液晶相区. 当取向相互作用较强时, 半刚性嵌段沿长方形液晶相区的短边方向出现2次折叠. 为进一步探索高分子折叠现象产生的原因以及液晶成核机理奠定了理论基础.     

刚性棒状结构低聚体中的向列型液晶-各向同性相平衡

对无溶剂缩聚反应所得多分散刚性棒状分子体系的热致向列型液晶(N)-各向同性(I)相平衡,进行了研究。在理论中同时考虑了多分散性和取向依赖性相互作用对相平衡的影响;在实验中发现,对于聚对羟基苯甲酸酯,当数均聚合度约为3时,在较宽温度范围内,可观察到N-I相平衡存在。     

氢键诱导侧链液晶高分子的分子理论

将自组装概念引入Flory-Huggins格子理论,导出定向混合的氢键诱导侧链液晶高分子体系在各向同性相的混合自由能和各组分的化学势;由Maier-Saupe平均场理论给出在向列相的混合自由能和各组分的化学势,建立了氢键诱导侧链液晶高分子的分子理论模型.计算结果表明,由于氢键的方向性和饱和性决定自组装体中主客体的容纳能力,在相图上出现一个峰值;提高氢键相互作用参数和增加羧基含量,不仅自组装体的热稳定性增加,而且峰值向小分子含量低的方向移动;聚合物分子量对自组装体的热稳定性影响存在一个临界值,超过临界值后,热稳定性与分子量无关.     

侧基甲壳效应和甲壳型液晶高分子

侧链液晶高分子体系里,液晶基元可以通过尾接或腰接的方式与主链相连.一般认为,在液晶基元与主链间插入一段长度合适的＂柔性间隔基＂可有效实现主、侧链间的动力学去偶合,从而有利于侧基液晶基元之间的有序排列.作为一类特殊的腰接型侧链液晶高分子,甲壳型液晶高分子中体积较大的侧基（如棒状液晶基元）通过非常短的间隔基或仅通过一个碳-碳键直接横挂至主链上,这导致了强烈的甲壳效应,使得主链被迫伸展.因此,可从与＂柔性间隔基＂完全不同的角度出发,充分利用主链和侧基间的偶合作用,设计甲壳型液晶高分子.本文综述了腰接型侧链液晶高分子中的侧基甲壳效应、甲壳型液晶高分子中由主链与侧基相互作用所导致的特殊构象以及液晶相结构.研究表明,侧基甲壳效应在调控甲壳型液晶高分子的形状、尺寸以及螺旋结构等方面有重要作用.甲壳型液晶高分子可作为刚-柔嵌段共聚物的刚性链段,也可作为主/侧链结合型液晶高分子的主链部分参与到多层次分级超分子有序结构的构筑之中.     

序列嵌段共聚酯液晶高分子相转变动力学及机理研究

用DSC、PLM、WAXD等方法研究了序列嵌段共聚酯液晶高分子的结晶动力学及相转变机理.结果表明,从各向同性相温度(T_i)结晶经历了中介相阶段,从中介相温度(T_N)和从T_i温度结晶的结晶机理均为取向链段的聚集成核及低维生长,Avrami指数都接近2.两种结晶途径均形成了不同完善程度的结晶形态.柔性嵌段PTHF含量对试样的液晶行为和结晶行为有很大影响,PTHF含量在20％左右向列型中介相表现出高取向,易成核的特性.     

可多次使用的液晶型类玻璃高分子

通过高温下酯交换反应的进行,含酯键的液晶型类玻璃高分子(liquid crystalline vitrimer),能够通过简单拉伸进行取向,获得随温度变化可逆伸缩的智能材料.在目前已报道的此类主链型高分子中,酯交换剧烈发生需要的临界温度(Tv),与液晶弹性体发生可逆形变的温度(Ti,即液晶相-各向同性相转变温度)相隔较近,导致材料的使用温度范围比较窄,而且多次升降温后,取向及可逆形变会消失.为解决此问题,本文在原来体系的基础上,通过共聚合另外一种液晶基元,有效地降低了Ti,从而拓宽Ti与Tv之间的距离.这不仅使材料的使用次数明显增加,还能延长此类液晶弹性体的使用期限.     

分子链构象变化对高分子液晶相行为的影响

聚肽高分子溶解在含有机酸的有机溶剂中可以在室温条件下形成液晶．随着温度的下降,体系中的酸分子会引起聚肽分子链发生由刚性螺旋结构向柔性无规线团结构的构象转变．这种转变将导致一个由液晶态向非液晶态的相变．在Ｆｌｏｒｙ格子理论和Ｚｉｍｍ Ｂｒａｇｇ理论的基础上,作者已提出了有关这一现象的理论解释,并通过引入一个与温度有关的库恩链长径比ｘｋ,使理论进一步完善,更切实际地解释聚肽液晶的相行为．此外,还讨论了不同分子刚柔性,不同高分子 溶剂作用系数χ对液晶相行为的影响,以及研究了聚肽液晶的有序参数．     

2H NMR和DSC法研究十二烷基磺酸钠-正戊醇-水三元体系的溶致液晶

测定了十二烷基磺酸钠/正戊醇/水体系的相平衡,在相图中的液晶区选取样品点,采用²H NMR和差示扫描量热方法,并结合其液晶纹理,研究了该体系液晶相的结构特点。结果表明,在一定温度下,整个液晶区均为层状液晶,其相结构不随水含量和醇含量的变化而变化。在组成固定的情况下,该体系液晶的相结构随温度的升高而发生变化。     

Flory状态方程理论研究PS/PMMA/SAN相行为

将改进的Flory状态方程理论(EOS)引入含“分子内链段排斥性相互作用”的高分子共混物中,研究含无规共聚物的三元共混体系聚苯乙烯(PS)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/聚苯乙烯-丙烯腈(SAN)无规共聚物的相行为,建立相应的适用于含无规共聚物三元共混体系Spinodal方程.用PS、PMMA、PAN的特征参数及其链段间相互作用参数分别计算相应共聚物的特征参数,由二元相互作用模型计算均聚物-共聚物间的相互作用能参数.在运用EOS理论研究三元均聚物共混体系相行为基础上,进一步预测PS/PMMA/SAN体系的相行为,计算并绘制不同温度下的Spinodal曲线并进行实验验证,理论计算与实验结果吻合.结果表明,EOS理论可以克服经典平均场理论的缺陷,成功描述含分子内排斥作用共混体系相行为与共聚物组成及温度之间的关系.     

热致型光敏液晶高分子在液晶场中光交联反应的研究

研究了具有肉桂酸酯侧链基的热致型液晶高分子的光交联行为．结果表明，在２０ｍｉｎ紫外光照射的条件下，形成液晶相的液晶高分子膜的光交联凝胶百分率要明显高于尚未形成液晶相的同种高分子膜．对形成液晶相的高分子膜，在环境温度低于液晶各向同性温度Ｔ时，温度对光交联凝胶百分率的影响甚微．这表明，由于液晶高分子中致介单元的聚集和有序排列形成的微区结构也影响了大分子链侧基肉桂酸酯的聚集状态．从而使其光化学性质发生变化．     

刚柔相嵌液晶高分子的赝二级相变温度

讨论了刚柔相嵌液晶高分子的向列相一各向同性相转变与其分子结构的关系．给出了该一级相变的赝二级相变温度Ｔ＊与这类液晶高分子的液晶基元和间隔基的长度、柔顺性（相关长度）以及它们之间的相互作用的关系的解析表示式．分析了液晶基元与间隔基连接处的表观弯曲（接口效应）对Ｔ＊的影响．文中的结论与实验相符．     

刚柔相嵌液晶高分子的赝二级相变温度

讨论了刚柔相嵌液晶高分子的向列相－各向同性相转变与其分子结构的关系，给出了该一级相变的赝二级相变温度Ｔ与这类液晶高分子的液晶基元和间隔基的长度，柔顺性（相关长度）以及它们之间的相互作用的关系的解析表示式，分析了液晶基元与间隔基连接处的表观弯曲（接口效应）对Ｔ的影响，文中的结论与实验相符。     

含聚乙二醇柔性间隔段的主链型液晶聚酯的合成

分子结构与液晶行为间的关系是液晶性高分子物理问题研究的核心,通常的液晶性高分子中除液晶性基元外还引入一些相对来说很柔顺的链段,称作柔性间隔段．这是因为人们认识到高分子的液晶行为不只决定于液晶性基元的结构,也受到这些基元间以及基元和间隔段间相互作用的影...     

新型侧链液晶M5MPP/MMEANB高聚物的合成与表征

以4,4'-二羟基联苯、4-硝基苯胺、二溴己烷、甲基丙烯酸、氯代乙醇为原料合成了单体甲基丙烯酸[5(4'-甲氧基联苯4氧基)戊基]酯(M5MPP)、4-硝基偶氮苯基甲基-2-甲基丙烯酸酯基乙胺(MMEANB),并完成了单体的聚合和共聚,得到了含有非线性光学活性基团(NLO)的侧链液晶高分子,对其结构进行了表征.结果表明,均聚物PM5MPP及共聚物(M5MPP/MMEANB)属双向液晶高分子;PMMEANB属于非晶性高分子.证实了分子间吸电子与给电子基团相互作用有利于提高液晶高分子热稳定性,共聚物(M5MPP/MMEANB)具有较宽的液晶相温度范围.     

聚合后功能化法合成硫氰液晶高分子及其表征

采用自由基聚合制备了侧链末端含溴的可修饰性液晶高分子(3),以3为前体用硫氰酸盐进行聚合后功能化成功地合成了硫氰液晶高分子(6Ⅰ);以3为前体采用聚合前功能化先制得含液晶基元的硫氰单体(4);再通过自由基聚合反应合成硫氰液晶高分子(6Ⅱ)。其结构经1H NMR和IR表征,6Ⅰ和6Ⅱ具有相同的化学结构,6Ⅰ的分子量更高。偏光显微镜、差示扫描量热和X-射线衍射分析结果表明,6Ⅰ和6Ⅱ在较宽温度范围内均表现出双分子层的近晶A相。