甲壳素类液晶高分子的研究Ⅱ-侧基长度和取代度对羧酰化壳聚糖的液晶性的影响

五种羧酰化壳聚糖即乙酰化、丙酰化、丁酰化、己酰化和庚酰化壳聚糖在二氯乙酸溶液中均呈现胆甾型溶致液晶相．临界浓度随侧基长度的增加而增加,但取代度（ 从０－２１ 变化到０－９４） 对临界浓度没有影响．在两相共存浓度区内,均呈现典型的滴状织构．从两相共存到完全液晶相的转变浓度也随侧基长度的增加而增加．     

甲壳素类液晶高分子的研究 Ⅰ侧基长度对羧酰化甲壳素的液晶性的影响

四种羧酰化甲壳素即乙酰化、丙酰化、丁酰化和己酰化甲壳素在二氯乙酸溶液中均呈现胆甾型溶致液晶相．临界浓度随侧基长度增加而略有增加,衍生物的临界浓度明显都比原甲壳素高许多,这些规律都可以用链刚性的变化来解释．四种羧酰化甲壳素在剪切时均能形成条带织构,而且能形成条带织构的最低浓度有明显差别,随侧基长度增加而提高,进一步表明侧基较长,液晶性减少．     

分子量对壳聚糖溶致液晶性的影响

三种不同分子量的壳聚糖[脱乙酰度均为(84±1)%]在二氯乙酸溶液中都呈现胆甾型溶致液晶相.临界浓度随分子量增加而降低,但均比同样聚合度的甲壳素的高.用偏光显微镜法和激光小角散射法测得的胆甾液晶相的螺距很相近,在浓度相同时,其值随分子量的增加而减小.     

氰乙基羟丙基壳聚糖的溶致和热致液晶性研究

从壳聚糖出发先羟丙基化再氰乙基化,合成了氰乙基羟丙基壳聚糖(羟丙基的摩尔取代度为3.2,氰乙基的取代度为1.0).氰乙基羟丙基壳聚糖(CNHPCS)和羟丙基壳聚糖(HPCS)两者都有胆甾型溶致液晶性,浓溶液呈现指纹状织构.在二氯乙酸中,前者的临界浓度(29%,质量分数,下同)高于后者(17%).这一结果可以用引入氰乙基增加了分子间作用力从而使得链刚性增加来解释.CNHPCS在熔点193℃和分解温度220℃之间很窄的温区内观察到有热致液晶胆甾相.CNHPCS固体膜的胆甾相螺距采用激光小角光散射法测定,结果与偏光显微镜测得的数值一致.     

N-烷基壳聚糖的合成及其溶致液晶行为

合成了一系列具有不同取代基(甲基、乙基、丙基、丁基)的壳聚糖衍生物——N 烷基壳聚糖,通过控制反应物摩尔比获得了一系列不同取代度的产物.不同取代基及不同取代度的衍生物均具有溶致液晶性,考察了同一碳链不同取代度和相近取代度不同碳链长度的衍生物对其液晶临界行为的影响.结果表明：同一碳链长度时,取代度对临界浓度的影响不大;而当取代度相近时,随着碳链长度增加,临界浓度也随之增大.此结果与Onsager和Flory的刚性棒理论相符.粉末X射线衍射实验进一步证实了这一结果.     

甲壳素类液晶高分子的研究Ⅲ.取代度和分子量对氰乙基壳聚糖液晶性的影响

研究了氰乙基取代度和分子量两种结构因素对氰乙基壳聚糖（ＣＮＣＳ） 溶致液晶性的影响,结果表明取代度的变化（ 从０－３６ 变化到１－２１） 对ＣＮＣＳ在二氯乙酸（ＤＣＡ） 中的临界浓度基本没有影响,而随着分子量的提高,ＣＮＣＳ溶致液晶的临界浓度显著降低．临界浓度存在大的分子量依赖性表明ＣＮＣＳ有较大的链刚性．     

乙基醋酸纤维素溶致性液晶的研究

乙基醋酸纤维素溶于三氟乙酸、二氯乙酸、醋酸中.在浓度大于临界浓度时,形成胆甾型液晶态.溶液随浓度的增加,从各向同性态经两相共存转变成液晶态.在加热液晶溶液时,溶液转变成各向同性态.降低温度,液晶相再生成.在形成液晶过程中,存在过冷现象.在一定的条件下,液晶相以球状的形式存在.溶液的双折射△n在两相共存与完全液晶态间相互转变时会发生较大变化.乙基醋酸纤维素大分子链的刚性随有机酸溶剂体系的酸强度的增大而增大,使临界浓度C_1~*随溶剂酸强度的增大而减小.     

氰忆内基壳聚糖的溶致和热致液晶性研究

从壳聚糖出发先羟丙基化再氰乙基化,合成了氰乙基羟丙基壳聚糖,氰乙基羟丙基壳聚糖（ＣＨＮＨＰＣＳ）和羟丙基壳聚糖（ＨＰＣＳ）两者都有胆甾型溶致液晶性,浓溶液 纹太织构,在二氯乙酸中,前者的临界浓度２９％,质量分数,下同）高于后者（１７％）,这一结果可以用引入氰乙基增加了分子间作用力从而使得链刚性增加来解释,ＣＮＨＰＣＳ在熔点１９３℃和分解温度２２０℃之间很窄的温区内观察到有热致溶液晶胆寻相,ＣＮＨＰ     

甲壳素类液晶高分子的研究V.取代基个数及长度对羟乙基壳聚糖液晶性的综合影响

采用碱壳聚糖的方法合成了一系列具有不同摩尔醚化度 (DME)的新的液晶性壳聚糖衍生物羟乙基壳聚糖 (HECS) .用酸氧化蚀刻的方法 ,在扫描电子显微镜 (SEM )下证实了其胆甾型的液晶织构 .以甲酸为溶剂 ,研究了摩尔醚化度对羟乙基壳聚糖溶致液晶性的影响 .结果表明 ,在该体系中 ,摩尔醚化度能综合取代基个数及长度两个结构因素的影响 ,当DME较低时 (<～ 2 0 ) ,这种影响关系类似于取代基个数 (即取代度 )的影响 ,当DME较高时 (>～ 2 0 ) ,则类似于取代基长度的影响 .前者对液晶临界浓度的影响很小 ,而后者却有显著影响 .此外还观察到当DME >～ 2 0时出现水溶性 ,HECS的水溶液也呈现典型的胆甾指纹状织构     

甲壳素类液晶高分子研究--低分子量壳聚糖溶致液晶性及分子量对液晶临界浓度的影响

研究了两种用酶降解法得到的低分子量壳聚糖样品(CS1和CS2)的溶致液晶性.用GPC并辅以质谱法确定了两样品的数均相对分子质量为622和2311 g/mol.在相对分子质量低至622的低分子量壳聚糖(相当于四糖)水溶液中仍发现了溶致液晶现象,并确定出相对分子质量为622和2311的低分子量壳聚糖液晶临界浓度为73%和36%(W/W%),这些结果与已报道的中、高分子量壳聚糖液晶临界浓度随分子量升高而降低的基本规律是一致的.实验结果与经典的KS理论预测值不符,因为低分子量壳聚糖的相对分子质量超过了KS理论对高分子临界浓度的预测范围.     

甲壳素溶致液晶的研究

报道了甲壳素有溶致液晶性．对四种不同分子量的甲壳素的研究结果表明,分子量增大,临界浓度显著降低,胆甾相平均螺距减少,但液晶有序微区平均尺寸却增加．甲壳素分子量为２８４×１０６、１４７×１０６、９４×１０５和５３×１０５时,在二氯乙酸中的临界浓度（Ｗ／Ｗ）分别为０００５、００１５、００３５和００５０．根据理论分析,甲壳素可视为刚性链,与多肽相似．甲壳素的指纹状织构不同于其他溶致液晶体系,在各种分子量甲壳素的两相共存浓度区内,液晶有序存在于内含指纹的不规则微区内,而不是滴状微区内．     

甲壳素类液晶高分子的研究Ⅵ.邻苯二甲酰化壳聚糖中酰胺酸取代度对液晶性的影响

通过控制不同反应时间和邻苯二甲酸酐 壳聚糖的摩尔比制备不同取代度的邻苯二甲酰化壳聚糖(PHCS) .用FTIR研究了反应机理和产物结构 ,观察到PHCS含两类取代即酰胺酸取代和酰亚胺取代 .反应时间较短时主要为前者 ,取代度表示为DS1 ;反应时间较长时主要为后者 ,取代度表示为DS2 .对PHCS在二氯乙酸 (DCA)中的液晶行为观察 ,结果表明 ,PHCS的临界浓度随DS1 的增加而显著增加 .DS1 对PHCS临界浓度的影响明显大于DS2 的影响 .基本上为酰胺酸取代的PHCS的临界浓度高于溶解度 ,以至于观察不到     

壳聚糖及其衍生物溶液浇铸膜的结构研究

用偏光显微镜小角光散射、扫描电镜和大角度X-光衍射技术研究了壳聚糖及其衍生物丁酸壳聚糖、苯甲酸壳聚糖的溶液浇铸膜的结构。用低于液晶临界浓度的稀溶液能制备具有液晶织构的膜。观察到指纹状织构、正光性滴状织构和负光性滴状织构．后两种滴状织构内分子自组织构型分别为辐射型和双极型。     

丁酸壳聚糖液晶的临界行为研究

用偏光显微镜法测定了丁酸壳聚糖在四种酸性溶剂中的临界浓度值．发现临界浓度值（ｖ／ｖ％）与溶剂的酸性无关，都是１６％～１７％．在以二氯乙酸为溶剂时，不同丁酰化程度的丁酸壳聚糖有相同的临界浓度．用ＤＳＣ法测定了丁酸壳聚糖／二氯乙酸体系的临界温度，并绘制了相图．结果表明，浓度达６０％（ｗ／ｗ％）后，临界温度基本不再变化，稳定在３９℃左右．     

甲壳素类液晶高分子的研究Ⅳ.脱乙酰度对壳聚糖液晶性的影响

通过壳聚糖乙酰化法制备了不同脱乙酰度的壳聚糖 ,并研究了脱乙酰度这一结构因素对壳聚糖溶致液晶性的影响 .观察到脱乙酰度为 5 0 %左右时 ,壳聚糖在水中和二氯乙酸中的溶致液晶临界浓度最高 .壳聚糖在水中的溶致液晶临界浓度远低于在二氯乙酸中的临界浓度 .     

甲壳素类淮晶高分子的研究Ⅵ．邻苯二甲酰化壳聚糖中酰胺酸取代度对液晶性的影响

通过控制不同反应时间和邻苯二甲酸酐／壳聚糖的摩尔比制备不同取代度的邻苯二甲酰化壳聚糖（PHCS）,用FTIR研究了反应机理和产物结构,观察到PHCS含两类取代即酰胺酸取代和酰亚胺取代,反应时间较短时主要为前景,取代度表示为DS,反应时间较长时主要为后者,取代度表示为DS2,对PHCS在二氯乙酸（DCA）中的液晶行为观察,结果表明,PHCS的临界浓度随DS1的增加而显著增加DS1对PHCS临界浓度的影响明显大于DS2的影响,基本上为酰胺酸取代的PHCS的临界浓度高于溶解度,以至于观察不到。     

氰乙基纤维素溶致性液晶的研究

氰乙基纤维素在二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、乙腈以及丙酮等溶剂中可以形成溶致性液晶。随浓度增加,溶液从各向同性状态经两相共存态转变成为完全的液晶态。升高温度到T_c,液晶相消失;降低温度到T′_c,液晶相再生成。T_c总大于T′_c。而且,浓度越高,过冷温度△T=T_c—T′_c越小。在各向同性,两相共存或完全的液晶状态,溶液平均折射率和消光度均与浓度呈线性关系。但在两相间相互转变时,即在C_1~*和C_2~*处,n-C和 A-C 曲线上出现转折点。高聚物与溶剂的相互作用参数X_(12)愈小,临界浓度C_1~*愈小。把描述大分子链柔顺性的参数f与X_(12)联系起来,可用 1956年 Flory的理论定性地解释溶剂对高聚物溶致性液晶形成的影响。     

乙基醋酸纤维素溶致性液晶的研究

非全取代的乙基纤维素在浓硫酸催化下与醋酸反应,生成乙基醋酸纤维素。乙基醋酸纤维素在适当的条件下可以形成溶致性液晶。随浓度的升高,溶液从各向同性态经两相共存,转变成完全的液晶态。在加热溶液时,可以看到两相共存状态的形成和液晶相的完全消失,降低温度,液晶相又可以再生成。在液晶相生成的过程中,存在过冷现象,液晶聚集的区域由许多微小的取向区域组成,它们的取向方向不相同。溶液的n—c曲线在各相同性、两相共存和液晶态区域内是直线,但在这些相态之间相互转变时出现转折点。溶液的双折射△n=ne—no在两相共存与液晶态相互转变时也会发生较大变化。乙基醋酸纤维素大分子链的刚性随有机酸溶剂体系的酸的强度增大而增大,使临界浓度C_1~*随溶剂酸的强度的增大而减小。     

壳聚糖在二氯乙酸中的溶致液晶性

制备了不同脱乙酰度和分子量在１－３ ～１５－１ ×１０５ 范围内的壳聚糖样品,并用傅里叶变换红外光谱法（ＦＴＩＲ）和粘度法进行了表征．借助偏光显微镜研究了不同壳聚糖样品在二氯乙酸中的液晶相转变和液晶状态．实验结果表明,分子量在１０５ ～１０６ 范围内的增大使壳聚糖形成液晶相的临界浓度（ Ｃ＊ ） 略有降低;脱乙酰度在７０ ～９０ ％ 范围内,对Ｃ＊ 的影响基本可以忽略．临界浓度的实验值与根据Ｋｈｏｋｈｌｏｖ Ｓｅｍｅｎｏｖ Ｏｄｉｊｋ 理论预示的值比较一致,说明蠕虫链模型可以很好地描述壳聚糖分子链在二氯乙酸中的溶致液晶行为．     

壳聚糖液晶溶液的性能

制备了聚糖液晶溶液,并采用偏光显微镜(POM)、流变仪、差示扫描量热仪(DSC)等分别对液晶织构、黏度、相转变性能进行了研究.结果表明:壳聚糖呈现典型的胆甾相液晶织构;其溶液黏度随浓度及剪切力的变化规律符合高分子液晶溶液的变化规律;在DSC升、降温曲线上分别存在吸热峰和放热峰.