本文關(guān)鍵詞：基于液晶高分子的向列相—向列相轉(zhuǎn)換研究

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【摘要】：液晶相是兼有液體流動(dòng)性和晶體光學(xué)各向異性的相態(tài)。迄今被發(fā)現(xiàn)具有液晶性質(zhì)的物質(zhì)幾乎都是有機(jī)物,有小分子也有高分子。按照在液晶態(tài)中分子排列方式不同,可分為向列相、近晶相和膽甾相等。向列相,只在長(zhǎng)程上具有一維取向有序性(如棒狀分子只在分子長(zhǎng)軸方向上保持互相平行或近于平行,這個(gè)方向稱(chēng)為director),是液晶態(tài)中重要的成員,尤其在液晶顯示方面得到最廣泛的應(yīng)用。前期研究認(rèn)為,大多數(shù)液晶化合物只有一個(gè)向列相。然而,近期研究發(fā)現(xiàn),某些液晶物質(zhì)(如小分子二聚體)中有兩個(gè)向列相存在的現(xiàn)象。其中,溫度較高的向列相較為常見(jiàn),表示為N;溫度較低的向列相表示為N_x,對(duì)其結(jié)構(gòu)以及N_x到N的轉(zhuǎn)換問(wèn)題,雖然有模型提出,但到現(xiàn)在為止仍然存在爭(zhēng)議。為了拓寬雙向列相研究領(lǐng)域,探討向列相N_x的微觀有序結(jié)構(gòu)及其相轉(zhuǎn)換研究,本論文以含1,2-二苯乙烷基元的高分子(ClMBPE)為研究對(duì)象,開(kāi)展兩個(gè)向列相及其轉(zhuǎn)換的研究。本文設(shè)計(jì)合成具有雙向列相的液晶高分子。為了避免高分子結(jié)晶現(xiàn)象,采用共聚法,將甲基衍生的1,2-二苯乙烷基元和氯取代的1,2-二苯乙烷基元通過(guò)不同的奇數(shù)烷基鏈(—C_5H_(10)—、—C_7H_(14)—和—C_9H_(18)—)相連接,成功合成了一系列液晶高分子1-12。通過(guò)一維核磁氫譜(~1H NMR)驗(yàn)證其結(jié)構(gòu),并且采用凝膠滲透色譜(GPC)測(cè)試其分子量,最終選取聚合度較高且分散系數(shù)窄的高分子1、6、7和12進(jìn)行液晶相態(tài)的研究。通過(guò)示差掃描量熱法(DSC)測(cè)試初步推測(cè),高分子1只有一個(gè)向列相,高分子6、7和12含兩個(gè)向列相N和N_x;其中,同時(shí)含—C_5H_(10)—、—C_7H_(14)—和—C_9H_(18)—柔性基團(tuán)的高分子6結(jié)晶度較低,作為后續(xù)研究對(duì)象。進(jìn)而采用偏光顯微鏡(POM)測(cè)試發(fā)現(xiàn),高分子6在55℃時(shí)顯示液晶向列相N織構(gòu),而在常溫下顯示了另外一個(gè)向列相N_x,呈繩狀織構(gòu)。X射線散射法WAXS也分別在25℃和50℃觀察到兩個(gè)向列相N_x和N的存在;進(jìn)而采用變溫掠入射廣角X射線散射(GIWAXS)實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)在升溫時(shí)出現(xiàn)向列相N_x到N的轉(zhuǎn)變,而降溫時(shí)出現(xiàn)向列相N到N_x的轉(zhuǎn)變;同時(shí),N_x散射光斑裂分現(xiàn)象暗示此相態(tài)下1,2-二苯乙烷液晶基元與director方向發(fā)生更大傾斜,且各分子液晶基元出現(xiàn)短程堆積排列;由散射強(qiáng)度可推斷N_x較N有序度變低。最后,利用變溫偏光傅里葉紅外光譜法計(jì)算出兩個(gè)向列相的有序度參數(shù)S值,發(fā)現(xiàn)向列相N_x與N相比,有序度稍低,結(jié)合GIWAXS的研究結(jié)果,可推斷在N_x到N的相轉(zhuǎn)變過(guò)程中,1,2-二苯乙烷液晶基元在往director方向發(fā)生了拉伸作用。從S值隨溫度的變化規(guī)律中發(fā)現(xiàn),升溫時(shí)在40到45℃區(qū)間發(fā)生了N_x到N的相轉(zhuǎn)換。這項(xiàng)研究為進(jìn)一步確定N_x的排列方式提供了依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：O753.2;O631

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本文編號(hào)：1182765