【摘要】：有機(jī)凝膠作為一類(lèi)新型的軟物質(zhì)材料,因?yàn)槠湓谌斯ぶ悄?藥物釋放,分子器件,智能材料以及環(huán)境響應(yīng)材料等領(lǐng)域的具有潛在的應(yīng)用價(jià)值而被許多科研工作者關(guān)注。在近些年的研究中,人們針對(duì)小分子凝膠因子做了大量的研究,報(bào)道了許多結(jié)構(gòu)的小分子凝膠因子,但是鮮有對(duì)于側(cè)鏈型液晶聚合物作為凝膠因子的報(bào)道。側(cè)鏈型液晶聚合物作為凝膠因子具有制備簡(jiǎn)單,價(jià)格低廉,具有可調(diào)控性以及其制備的有機(jī)凝膠熱穩(wěn)定性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)。因此,本論文設(shè)計(jì)合成了一系列側(cè)鏈型液晶聚合物作為有機(jī)溶劑的凝膠因子,通過(guò)加熱-冷卻法制備出一系列高性能的有機(jī)凝膠,研究了側(cè)鏈型液晶聚合物凝膠因子結(jié)構(gòu)與凝膠性能的關(guān)系,本論文主要的工作包括一下的幾個(gè)方面:1.設(shè)計(jì)并合成了一系列不同烷氧基尾鏈側(cè)鏈型液晶單體6-((4'-烷氧基)-聯(lián)苯氧基)-4-甲基丙烯酸己酯(M6BiCm)(m = 1,2,4,6,8,10,12.14,16,18),并且通過(guò)自由基聚合的方式合成出了一系列烷氧基尾鏈長(zhǎng)度不同的有柔性間隔基側(cè)鏈型液晶聚合物聚6-((4'-烷氧基)-聯(lián)苯氧基)-4-甲基丙烯酸己酯(PM6BiCm),并將單體以及聚合物與多種有機(jī)溶劑共混,成功的制備出了有機(jī)凝膠材料。通過(guò)試管法測(cè)試發(fā)現(xiàn),M6BiCm作為凝膠因子時(shí),當(dāng)烷氧基尾鏈長(zhǎng)度m=1,2,4,6,8,10,12時(shí),單體的凝膠能力很弱,只能使醇類(lèi)有機(jī)溶劑凝膠,在其他溶劑中均無(wú)法形成凝膠;m= 14,16,18時(shí),單體的凝膠能力明顯增強(qiáng),能夠使大部分有機(jī)溶劑凝膠。PM6BiCm作為凝膠因子時(shí),當(dāng)m = 1,2,4時(shí),在加熱過(guò)程中,在有機(jī)溶劑中無(wú)法溶解;當(dāng)m = 6,8時(shí),能夠使個(gè)別的有機(jī)溶劑凝膠;當(dāng)m =10,12,14,16,18時(shí),其凝膠能力大大增強(qiáng),能夠使多數(shù)有機(jī)溶劑凝膠。研究發(fā)現(xiàn),單體是通過(guò)烷氧基尾鏈的結(jié)晶形成物理交聯(lián)點(diǎn)從而自組裝成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成凝膠的,因此,單體的凝膠能力以及其凝膠的熱穩(wěn)定性能均隨著烷氧基尾鏈的增加而增加:聚合物是通過(guò)側(cè)鏈基團(tuán)的非共價(jià)鍵作用自組裝形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),溶劑分子通過(guò)尾鏈吸附于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上,因此,聚合物的凝膠能力能夠隨著烷氧基尾鏈的增加而增加,但是,烷氧基尾鏈的增加會(huì)導(dǎo)致聚合物在有機(jī)溶劑中相容性增加,因此其凝膠的熱穩(wěn)定性能下降。2.設(shè)計(jì)合成出一系列烷氧基尾鏈長(zhǎng)度不同的無(wú)柔性間隔基側(cè)鏈型液晶單體4'-烷氧基-4-聯(lián)苯酚甲基丙烯酸酯MBiCm(m=1,2,4,6,8,10,12,14,16,18)。隨后采用自由基聚合的方法制備出相應(yīng)的無(wú)柔性間隔基側(cè)鏈型液晶聚合物PMBiCm。并將其與多種有機(jī)溶劑復(fù)合成功的制備出了有機(jī)凝膠材料。試管法測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn),在單體MBiCm當(dāng)中,烷氧基尾鏈長(zhǎng)度較短時(shí),對(duì)于有機(jī)溶劑的凝膠能力較弱;當(dāng)m10時(shí)能使多種有機(jī)溶劑凝膠;聚合物PMBiCm(m = 1,2,4,6,8,10)的凝膠能力很弱,凝膠因子可以凝膠的有機(jī)溶劑的種類(lèi)很少,當(dāng)m= 12,14,16,18時(shí),聚合物凝膠能力顯著提高,能使多種有機(jī)溶劑凝膠。研究發(fā)現(xiàn),無(wú)論是單體還是聚合物其凝膠能力都隨著烷氧基尾鏈的增長(zhǎng)而增強(qiáng)。單體凝膠的熱穩(wěn)定性隨著烷氧基尾鏈長(zhǎng)度的增加而增加,而聚合物凝膠的熱穩(wěn)定性隨著烷氧基尾鏈長(zhǎng)度的增加而下降,其原因與前一章一致。進(jìn)一步對(duì)比PM6BiCm形成的凝膠發(fā)現(xiàn)PMBiCm形成的凝膠熱穩(wěn)性能更好,說(shuō)明后者形成了更加穩(wěn)定的凝膠結(jié)構(gòu)。3.通過(guò)自由基聚合的合成方法合成了一個(gè)系列丙烯酸主鏈的無(wú)柔性間隔基側(cè)鏈型液晶聚合物聚(4,4'-烷氧聯(lián)苯基)丙烯酸甲酯(PBiCm)(m= 14,16,18)。將其與有機(jī)溶劑共混制備出有機(jī)凝膠。通過(guò)試管法測(cè)試發(fā)現(xiàn),丙烯酸主鏈結(jié)構(gòu)的無(wú)柔性側(cè)鏈型液晶聚合物可以在多數(shù)極性溶劑中凝膠,例如:苯,甲苯,氯苯等。并且聚合物的凝膠能力以及其形成凝膠的熱穩(wěn)定性能明顯高于之前甲基丙烯酸主鏈結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈型液晶聚合物。4.通過(guò)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)合成一系列分子量不同的,窄分布無(wú)柔性間隔基側(cè)鏈型液晶聚合物PMBiC18,詳細(xì)了研究了分子量對(duì)于凝膠性能的影響。研究的結(jié)果表明,分子量對(duì)于聚合物凝膠能力有較大影響,當(dāng)Mn4×104gmol-1時(shí),凝膠能力較弱且其形成的凝膠熱穩(wěn)定性能較差,隨著分子量增加凝膠能力增強(qiáng)且凝膠熱穩(wěn)定性能增強(qiáng),當(dāng)Mn4×104gmol-1時(shí),聚合物的凝膠能力且其形成的凝膠熱穩(wěn)定性能趨于穩(wěn)定。
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：O648.17

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本文編號(hào)：2627404