含芳酰胺键的新型甲壳型液晶高分子的合成及基本性质研究

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1、含芳酰胺键的新型甲壳型液晶高分子的合成及基本性质研究东华大学硕士学位论文含芳酰胺键的新型甲壳型液晶高分子的合成及基本性质研究姓名:张冀申请学位级别:硕士专业:仿生材料指导教师:朱美芳2012-04黝含芳酰胺键的新型甲壳型液晶高分子的合成及基本性质研究含芳酰胺键的新型甲壳型液晶高分子的合成及基本性质研究摘要甲壳型液晶高分子是我国科学家于上世纪年代末最先设计和合成的不同于传统的侧链型液晶聚合物和主链型液晶聚合物的一类新型液晶聚合物,其特点是液晶基元在质心处直接与分子主链相连接并能够形成液晶相。聚乙烯基对苯二甲酸二对烷氧基苯胺】是一类典型的

2、含芳酰胺结构的新型甲壳型液晶高分子,它既可以形成热致液晶,也可以形成溶致液晶。本文首先采用自由基溶液聚合法成功地合成出了甲壳型液晶高聚物聚【乙烯基对苯二甲酸二.甲氧基苯胺】,并对其合成路线和实验条件进行了优化改进。中间体.甲基.,.对苯二甲酸一Ⅷ用选择性氧化,一二甲基苯甲酸,一Ⅷ制备,通过正交实验确定的最佳反应条件及配方为Ⅺ//,.二甲基苯甲酸的摩尔比为././,反应温度为℃。中间体.甲基对苯二甲酸二甲酯采用.甲基一,一对苯二甲酸与甲醇川混合,并滴加氯化亚砜酯化的合成路线制备,反应时间较硫酸催化酯化法大大缩短,产率也由原来的%提高到%

3、。同时分别采用、、元素分析、等手段对单体和聚合黝含芳酰胺键的新型甲壳型液晶高分子的合成及基本性质研究物的结构和分子量进行了分析表征。为了有效控制聚合物的分子量和分子量分布,以便对该甲壳型液晶聚合物的性质进行更为系统深入的研究,我们着重研究了温度、时间、单体浓度和引发剂浓度对其聚合反应的影响。研究发现:当反应温度为℃时,能够获得较高的反应转化率和具有较高分子量的Ⅷ,当温度提高到℃和℃时,反应的转化率并未显著增加,同时得到的的分子量有所降低;反应转化率随时间的增加而逐渐增大,最后维持在%叭左右,的分子量同样随反应时间的增加而增大,而且其增

4、加速度也逐渐变快;该反应的聚合反应速率符合方程】【】抛,而且在℃时,表观速率常数..~?.;随着单体初始浓度由./提高到./,转化率逐渐增大,而的分子量先增大后减小;引发剂初始浓度【逐渐提高时,的分子量随之减小。通过控制反应条件,制备得到数均分子量分别为.×‖和×咖的两组Ⅷ样品,并采用、、、和等手段对其热性能、氢键作用和液晶行为进行了研究。和的测试结果表明,具有很高的热稳定性,玻璃化转变温度达到℃,而其失重%时的温度高达℃;由测试的结果中可以发现,分子问存在着较强的氢键作用,且随着温度的升高而逐渐减弱。偏光显微镜和的结果表明能够形成热

5、致型液晶,但是能否形成溶致液晶还有待进一步系统研究。关键词:甲壳型液晶高分子,,热致液晶,溶致液晶,氢键作用,聚合反应动力学含芳酰胺键的新型甲壳型液晶高分子的合成及基本性质研究’Ⅶ?Ⅵ∞∞鼬巧.,目.Ⅱ.佗,巧..锄仃嘁,,【.锄盯】鹏鹄∞勰..一钯糟也∞鹤,舔吣.嬲Ⅱ’,,?弱.:.:,∞翰箍℃...,、觚、Ⅳ廿.锄锄.卜很、、加.,柚岱:对,、、.:诵℃.曲、%、Ⅳ协.嬲.锄仃~【】【】№.含芳酰胺键的新型甲壳型液晶高分子的合成及基本性质研究Ⅱ如././.、Ⅳ邪协、Ⅳ廿.Ⅵ。,、Ⅳ..似出、加毹.锄曲’/×.、、、,,他仃瓜他咖,

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曼:;;;秒呵;佃;幽含芳酰胺键的新型甲壳型液晶高分子的合成及基本性质研究第一章前言.引言液晶是介于液体和晶体之间的一种特殊的热力学稳定相态,在液晶中,分子排列保持其取向有序性,但失去了全部的位置有序性,即有着不完全的取向长程有序和位置有序,因此,它既具有晶体的各相异性,又有液态的流动性。形成液晶的物质主要是一些有机材料,这些有机物通常具有刚性的分子结构,分子的长宽比例大于,呈棒状构象,同时还具有在液相下维持分子某种排序所必需的凝聚力。这种凝聚力通常是由结构中

7、的强极性基团,高度可极化基团或氢键提供。液晶高分子就是结合了大分子的性质与液晶的有序性的液晶聚合物。与小分子液晶相比,液晶高分子具有高分子量和高分子化合物的特性;与其他高分子相比,又具有液晶所特有的取向有序性。高分子量和液晶的取向有序性的有机结合,赋予液晶高分子许多独特的性能,使得液晶高分子成为能够满足许多特殊要求的材料。高分子液晶一般都具有高模量高强度,并且在其相区间温度时的粘度较低,且高度取向,利用这一特性进行纺丝,不仅可以节省能耗,而且可以获得高模量高强度的纤维,用于做消防用的耐火防护服或各种规格的高强缆绳,美国的杜邦公司用全芳

8、香聚酰胺制成了阻燃纤维和用在防弹衣上的强度优于玻璃纤维的超高强高模量的纤维。另外,功能性的高分子液晶还可用于显示材料、信息记录材料、温度的精密测定以及痕量药品的检测。液晶高分子的独特性能和作为功能高分子材料的应用前景使得