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本论文以获得液晶相稳定,有序性高的无柔性间隔基侧链型液晶高分子以用作定形相变材料载体基质为出发点,设计并合成多种系列不同化学结构的侧链液晶高分子。重点研究主链(化学结构、刚柔性、分子量)、液晶基元(种类、密度)、末端基(烷烃尾链长度)对无柔性间隔基尾接型侧链液晶高分子的液晶相结构和相行为的影响。提高对无柔性间隔基尾接型侧链液晶高分子的链构象以及主链与液晶基元的“偶合”作用情况的认识。同时,初步探讨了无柔性间隔基尾接侧链型液晶高分子在定型相变材料中的应用。本论文的主要内容包含以下几个方面: 1.通过自由基聚合,设计合成两种不同主链结构的含有不同柔性间隔基长度的侧链液晶高分子:聚(4-烷氧基联苯)丙烯酸酯(PCnBA)和聚(4-烷氧基联苯)甲基丙烯酸酯(PCnBMA),其中n为间隔基碳链长度。实验结果表明,在PCnBA体系中存在三种类型的相结构:n=0时,为典型的近晶A相;n=2时,为典型的无定形态;n=4,6,8,10,12时,形成了高度有序的近晶相。在PCnBA体系中n=0,2,4,6时,为典型的无定形态;n=8时,为典型的近晶A相;n=10,12时,形成了高度有序的近晶相。说明当偶合作用力较强或去偶合作用较强时,都有利于侧链液晶基元的有序排列。而且当偶合作用力较强时,侧链液晶基元有序排列更加稳定。 2.通过自由基聚合,设计合成一系列含不同长度尾链的无柔性间隔基侧链型液晶高分子:聚(4,4′-烷氧联苯基)甲基丙烯酸甲酯(PBiMA-m),其中m为端基碳链的长度,m=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,12,14,16。通过DSC,POM,1D/2D WAXD,考察了烷烃尾链长度对样品的相结构及相行为的影响。研究发现,随着末端烷烃尾链长度的增加,聚合物 PBiMA-m的清亮点先下降,然后略有上升。该体系的聚合物都能形成近晶相。随着烷氧基尾链的增加,烷烃尾链与液晶基元之间的微相分离作用将有利于稳定液晶相。与含柔性间隔基的侧链液晶高分子相比,PBiMA有着高的玻璃化转变温度及清亮点。 3.通过自由基聚合,设计合成一系列含不同长度尾链的无柔性间隔基侧链型液晶高分子:聚4,4′-烷氧偶氮苯基甲基丙烯酸甲酯(PMAzo-m),其中m为端基碳链的长度,m=1,2,4,6,8,10,12,14。通过DSC,POM,1D/2D WAXD,研究烷烃尾链长度对含有偶氮液晶基元的无柔性间隔基侧链型液晶高分子的相结构及相行为的影响。实验结果表明,随着末端烷烃尾链长度的增加,聚合物PMAzo-m的清亮点不断下降,并且聚合物PMAzo-m存在四种类型的相结构:m=1时,形成了侧链交错排列的单层近晶A相;m=2,4时,侧链形成交错排列的单层近晶 A相,但是同一主链的侧链液晶基元倾向于互相平行排列,形成许多亚纳米层状结构;m=6时,先形成了单层排列的近晶A相,层内同一主链的侧链液晶基元更倾向于互相平行排列,形成许多亚纳米层状结构,同时,单层彼此之间也存在着有序的排列,形成更高一级的层状结构;m=8,12,14,16时,形成的是液晶基元倾斜的双层近晶C相。 4.通过自由基聚合,合成了一系列不同尾链长度的聚合物:聚(4,4′-烷氧联苯基)丙烯酸甲酯(PBiA-m)。通过与PBiMA-m的性能相比,发现主链结构的改变,聚合物的溶解性,相结构及相转变温度都表现出很大差异。另外,通过 RAFT合成出不同分子量的PBiMA-6和PBiA-6,探讨分子量大小对样品的相结构及相行为的影响。研究发现,PBiMA-6和PBiA-6都形成双层结构的近晶相结构,它们的相结构并不受分子量的影响,但随着分子量的增加,它们的清亮点不断升高。同时,在分子量相近的时,由于半刚性主链的影响,PBiA-6有着更高的清亮点。此外,PBiMA-6和PBiA-6都存在着剪切变稀的流变学特征。 5.采用自由基聚合的方法,合成含有不同柔性间隔基长度、不同尾链长度、不同主链结构的三种侧链液晶高分子二元共聚物,poly(BiMA-1-co-6BiMA-1),poly(BiMA-1-co-BiMA-18),poly(BiMA-1-co-BiA-1)。考察长间隔基长度的含量,长烷烃尾链含量和主链结构的差异对无柔性间隔基侧链型液晶高分子的相结构和相行为的影响。研究表明,通过共聚,简单的改变这些结构因素,能够方便地调控无柔性间隔基侧链型液晶高分子的相转变温度。 6.利用无柔性间隔基侧链液晶聚合物相态稳定、合成简单的优点,初步探讨了将其作为定形相变材料的载体基质的可行性。将其溶解于固体石蜡相变材料中,成功制得复合定形相变材料。通过凝胶测试发现,聚合物对固体石蜡具有良好的凝胶定形效果。通过 FT-IR、POM和 SEM等测试发现 PBiMA-16/paraffin对石蜡起固定支撑作用。通过 DSC、Rheology等测试考察了定形相变材料的热稳定性、相变储能性能和流变性能。表明该无柔性间隔基侧链液晶聚合物是一种优秀的定形相变材料的载体基质。