無柔性側(cè)鏈型液晶物理凝膠

01原理液晶物理凝膠的制備原理是凝膠因子在降溫的通過非鍵作用自組裝成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，再通過毛細(xì)作用和表面張力將液晶“錨定”，從而限制了液晶的流動性，同時賦子其一定的力學(xué)穩(wěn)定性。大多數(shù)無柔性間隔基側(cè)鏈型液晶聚合物均有穩(wěn)定的液晶性。去掉柔性間隔基的一個優(yōu)點(diǎn)是使聚合物的合成將變得非常簡單，另一個優(yōu)點(diǎn)就是更加有利于主鏈和側(cè)鏈液晶基元之間的相工作用，液品基元對于外界的刺激有若很敏感的響應(yīng)，所以，可以通過外界的刺激來控制液品基元的取向，從而調(diào)控聚合物主鏈的取向。本文通過分子設(shè)計,合成了以聚丙烯酸為主鏈,聯(lián)苯為液晶基元,氰基為末端基的無柔性間隔基側(cè)鏈型液晶高分子,其分子結(jié)構(gòu)式如下圖所示。單體及聚合物的結(jié)構(gòu)通過核磁氫譜(1HNMR)表征進(jìn)行了確認(rèn),并采用凝膠滲透色譜(GPC)對聚合物的分子量及其分布寬度進(jìn)行了表征,測試結(jié)果表明聚合物的數(shù)均分子量為4.91×104,分布寬度為2.53。不同主鏈結(jié)構(gòu)的無柔性側(cè)鏈型液晶物理凝膠合成路線如下圖02方法液體凝膠制備方法：將不同主鏈結(jié)構(gòu)的聚合物有機(jī)凝膠因子和SCB液晶小分子加入到樣品瓶中，加入碰子，加熱攪拌，待樣品溶解至完全澄清透明后，停止加熱，將樣品瓶靜置冷卻十分鐘。將樣品瓶倒立，如果液晶小分子SCB不發(fā)生流動，則說明形成了穩(wěn)定的液晶物理凝膠。這里以質(zhì)量分?jǐn)?shù)3w%POACB/SCB液品物理凝膠的制備方法為例，用以說明液晶物理凝膠的制備過程:稱取0.03g聚合物P0ACB以及0.97g液晶小分子5CB,將兩者置于小玻璃瓶中，加入做子，攪拌加熱。待聚合物完全浴解體系變?yōu)槌吻逋该魅芤汉笕〕龃抛樱瑢悠菲渴覝仂o置冷卻，得到白色不透明液晶物理凝膠。側(cè)鏈型液晶聚合物的合成：取20mmx200mm的干凈聚合玻璃管一只，向其中加入2.0g單體，再加入用DMF配置的濃度為0.01gmL'的AIBN溶液831μL,然后加入精制的DMF3.6mL,冷凍抽真空，解凍充入氮?dú)?，重?fù)三次后，在真空狀態(tài)下封管，再將聚合管放入70°C的恒溫油浴鍋中進(jìn)行聚合反應(yīng)，聚合完成后(通過聚合體系的粘度來判斷)冷卻聚合管，使聚合反應(yīng)終止。然后用DMF將反應(yīng)體系稀釋，快速攪拌:下將聚合液加入到700mL乙醇中，沉淀，離心，真空干燥，得到目標(biāo)聚合物。試管法:將裝有一定質(zhì)量液晶物理凝膠的試管加入到由于鍋中，設(shè)計升溫程序，將液晶物理凝膠加熱到一定的溫度，傾斜試管，若試管中的液晶物理凝膠發(fā)生流動，說明凝膠發(fā)生解締，此時的溫度定義為Tgs。如果凝膠不發(fā)生流動則繼續(xù)升溫。試管法測凝膠能力及熱穩(wěn)定性：在實(shí)驗(yàn)中我們將側(cè)鏈型液晶聚合物凝膠因子和室溫向列相液晶4'-正戊基-4-氰基聯(lián)苯(5CB)置于測試樣品瓶中，通過加熱冷卻法制備液晶物理凝膠。通過試管法研究了不同濃度下凝膠因子對5CB的凝膠定形能力，測試的結(jié)果如圖Figure2所示。從圖中可以看出隨著凝膠因子在5CB中濃度的升高,液晶物理凝膠的凝膠-溶膠相轉(zhuǎn)變溫度(TGs)逐漸升高,即形成的液晶物理凝膠熱穩(wěn)定性更好。當(dāng)凝膠因子的濃度達(dá)到6.0wt%時,液晶物理凝膠的凝膠溶膠相轉(zhuǎn)變溫度高達(dá)191°C,表現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性。繼續(xù)增加凝膠凝膠因子的含量,液晶物理凝膠的凝膠溶膠相轉(zhuǎn)變溫度基本保持不變,表明凝膠因子對分子液晶5CB的定形作用趨于穩(wěn)定。03所需設(shè)備04結(jié)語實(shí)驗(yàn)里設(shè)計并合成了無柔性間隔基側(cè)鏈型液晶高分子，并以其作