侧链液晶弹性体的合成与性能表征.doc

侧链液晶弹性体的合成与性能表征液晶高分子是近年来新兴的一类高分子材料,它兼具液晶分子的取向有序性和高分子的物理化学特点,具有高强度、高模量、阻燃、耐高温、低膨胀系数以及良好的介电性等诸多优点。液晶弹性体作为液晶高分子的一种,既有液晶的有序性、流动性,又有弹性体的弹性,其优异的性能引起人们广泛的关注。本论文以两种交联剂分别与三种单体通过共聚制得了聚硅氧烷类液晶弹性体。本论文设计合成了三种液晶单体,分别是4-烯丙氧基苯甲酸胆甾醇酯(M1)、丙烯酸胆甾醇酯(M2)、4-烯丙氧基苯甲酸4-三氟甲基苯酚双酯(M3);两种交联单体,分别为液晶交联单体(L1),非液晶交联单体丙烯酸二聚三乙二醇双酯(L2);将三种液晶单体M1、M2、M3分别与两种交联单体Li和L2按不同配比与聚甲基含氢硅氧烷PMHS聚合,得到P1～P6六个系列的液晶弹性体。除单体M1、M2外,其余所合成液晶单体、交联单体以及液晶弹性体均未见报道,在分子设计上具有创新性。实验中采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、核磁共振仪(1H-NMR)、差式扫描量热仪(DSC)、热失重分析仪(TGA)以及热台偏光显微镜(POM)等技术对所合成的液晶单体、交联单体和液晶弹性体的结构与性能进行了测试、表征,探究了单体结构以及交联单体种类、用量对液晶弹性体相行为的影响,结果显示:单体M1、M2均为热致互变胆甾型液晶,且均在升降温过程中分别呈现油丝织构和焦锥织构。单体M3为热致互变向列相液晶,在升降温过程中分别呈现彩色液晶织构和纹影织构。交联单体L1在升温过程中出现焦锥、大理石纹状织构,在降温过程中则有大理石纹状织构与马赛克织构出现,是热致互变近晶-向列型液晶。交联单体L2为非液晶化合物,升降温过程中均未观察到液晶性质。弹性体P1～P4系列均为胆甾相液晶,呈现典型的Grand-jean织构,P5、P6系列为向列型液晶,出现彩色液晶织构。此外,研究还表明,随两种交联剂含量的增加,P1、P3、P5系列弹性体的Tg与Ti基本呈现先下降后升高的趋势;P2、P4与P6系列弹性体的Tg同样先下降后升高,但Ti逐渐下降,液晶相范围也各自增减。对于P1、P2系列,其液晶单体相同,液晶性交联单体(L1)的引入更好的拓宽了P系列弹性体的液晶相范围,使其表现出更佳的液晶性,P3、P5系列弹性体也有类似情况出现;对于P1、P3系列,其交联单体相同(均为L1),但相比于M2,液晶单体M1由于具有更长的液晶基元,进而P1系列弹性体表现出更好的热性能与液晶性能;所合成的6个系列的弹性体均具有良好的热稳定性,热分解温度均在270℃以上。综合实验结果可知,适量交联单体的引入会得到性能更佳的弹性体。