多臂星型液晶高分子的合成及其性能研究

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从80年代开始,星型液晶的应用研究开始发展起来。星型液晶高分子是一类不同于传统棒状液晶分子的化合物,它是由中心基团通过化学键连接多个液晶单元所制成的呈现星型结构的一种高分子,它既不同于小分子液晶,具有较高的分子量;也不同于一般聚合物液晶,它具有确定的结构,而且它的分子体积、形状和功能基团可以在分子水平上精确控制,所以有关研究具有重要的理论和现实意义。本论文在查询、研究了大量相关文献的基础上,合成了两种分别以偶氮、联苯结构为刚性段,以硝基为端基的液晶单体,液晶单体中硝基与介晶基元的共轭效应,可以提高分子的稳定性,然后用合成的液晶单体作为摇臂,分别与甘油、季戊四醇酯化,合成了四个以硝基为端基的多臂星型液晶高分子。2个液晶单体分别为:A:4-对硝基偶氮苯氧甲酰基戊酸;B:4-(4’-((4-硝基苯甲酰氧基)-联苯基)氧基)氧代戊酸;4个多臂星型液晶高分子,分别是:三[4-对硝基偶氮苯氧甲酰基戊酸]甘油酯(P1);四[4-对硝基偶氮苯氧甲酰基戊酸]季戊四醇酯(P2);三[4-(4’-((4-硝基苯甲酰氧基)-联苯基)氧基)氧代戊酸]甘油酯(P3);四[4-(4’-((4-硝基苯甲酰氧基)-联苯基)氧基)氧代戊酸]季戊四醇酯(P4)。采用FT-IR、1H-NMR、DSC、POM、XRD和TGA对所合成的分子进行了结构表征、液晶性能分析以及热稳定性的研究,实验表明:(1)4-对硝基偶氮苯氧甲酰基戊酸(单体A)为互变液晶,但是在升温过程中未能测出其清亮点,通过POM可以确定其在升温过程中也存在液晶态;4-(4’-((4-硝基苯甲酰氧基)-联苯基)氧基)氧代戊酸(单体B)为互变液晶;(2)四个星型液晶高分子均为互变液晶,P3、P4通过POM可以确定其在降温过程中也有液晶性;(3)以上所合成的单体及多臂星型液晶高分子在一定的温度范围内均出现了小球和纹影织构,结合XRD曲线在2θ=20°左右出现了一个宽的弥散峰,可以确定所合成的多臂星型液晶高分子为向列相液晶;(4)TGA分析表明:星型液晶高分子失重5%时的温度均在290℃以上,稳定性较好,且P2、P4失重5%的温度略高于P1、P3。
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