侧链聚硅氧烷液晶弹性体的合成与表征

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液晶弹性体兼有液晶的有序性、流动性和弹性体的弹性。因其优异的性能得到人们广泛关注。本论文所合成的弹性体都是以聚硅氧烷为主链,含有功能性基团的液晶单体为侧链,通过桂氢加成反应合成的侧链聚桂氧烧液晶弹性体。主要内容包括:本论文设计合成了4种液晶单体MpMh分别为4-烯丙氧基苯甲酸-3’-羟基苯氟酯(M!)-、4烯丙氧基苯甲酸-4’-轻基苯甲氧基醋(M2)、4-稀丙氧基苯甲酸-4’-轻基苯氰酯(M3)、4-烯丙氧基苯甲酸-4’-轻基联苯氰醋(M4);3种交联单体单体LtU,分别为4-双烯丙氧基苯甲酸异山梨醇酯(U)、1,6-己二醇二丙烯酸酯(L2)、4-烯丙氧基苯甲酸对苯二酚酯(L3);将Mi和LI、M2和L2、M3和L3、M4和L3按不同比例分别与聚甲基含氢硅氧烷PMHS聚合,得到四个系列Pi~P4的液晶高聚物。除了单体M2、M3、Li> L2之外,所合成的液晶单体、交联单体及液晶弹性体在国内外均未见报道。采用热台偏光显微镜(POM)和X-射线衍射法(XRD)对所合成的液晶单体、交联单体以及液晶弹性体的液晶相态进行分析;傅里叶变换红外光谱法(FT-IR)和核磁共振氢谱法pH-NMR)表征其化学结构;示差扫描量热法(DSC)能够测试出液晶相转变温度;热失重分析法(TGA)研宄其热性能。本文还讨论了不同配比的液晶单体和交联单体对液晶弹性体液晶性能的影响。结果显示:⑴液晶单体Mi、M2为向列相液晶,都呈现出条带织构。液晶单体M3、1VU和父联单体L3都是近晶相液晶,液晶单体M3和M4呈现出扇形织构,交联单体L3为焦锥织构。交联单体1^是胆留相液晶交联单体,表现出小板块织构。弹性体PtP#系列除P2-6之外都具有液晶性。弹性体Pi、P3和P4系列都为近晶相液晶。弹性体P2-l~P2-5表现出向列相条带织构。(2)热性能上,液晶单体Mi~M4和液晶交联单体Li、L3的Td(5wt%)都大于180°C,有良好的热稳定性。将液晶单体与其聚合物比较,聚合物Pw比Md々Tg低,比单体Mi低,液晶区间更宽;聚合物PwWTg比M2的低,的高,液晶区间宽于单体M2;聚合物P3-i的Tg比M3低,小于M3,液晶区间更宽;聚合物P4-i的Tg比M4低,IKM4高,液晶区间更宽。综合可知,聚合物的热性能及其热稳定性优于其单体。(3)分析液晶弹性系列的热性能。随着交联单体含量的增加,液晶弹性体P!、P2及p4系列的Tg逐渐增加,逐渐下降;液晶弹性体P3系列随着交联单体含量的增加,Tg先增加后降低,1先增加后降低。液晶弹性体系列的Td(5wt%)都在170°C以上,具有良好的热稳定性。可知,少量的交联成分的引入得到较高性能的液晶弹性体,增加交联单体的含量,会使热性能下降。
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