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离子自组装光响应高分子材料的制备及应用研究

作　者: 孔慧
导　师: 路庆华
学　校: 上海交通大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 离子自组装 光响应高分子材料 光学各向异性 液晶取向
分类号: TB324
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


光响应高分子材料由于其在液晶显示、信息储存、光学器件等高新技术领域的潜在应用,近几年受到了广泛关注。线性偏振紫外光(LPUV)辐照光响应聚合物膜,使薄膜具有表面各向异性。目前,制备光响应高分子材料的途径主要包括染料掺杂聚合物和各种共价聚合等方法。然而,掺杂方法由于相容性问题通常染料掺杂量不高,并且光诱导取向的稳定性差;共价光响应材料光学性能优良但合成过程繁琐复杂,需多步反应,最终产率很低。因此设计合成性能优良的光响应聚合物满足不同应用需要,仍是当前的紧要目标。离子自组装主要利用库仑作用将相反电荷的构筑单元结合在一起,因此可以根据实际需要,通过不同构筑单元的选择,精确裁剪复合物的结构;并且该方法简便、环境友好。所以,离子自组装技术为开发和设计具有独特光物理化学性能的光响应高分子材料提供了良好的解决方案。本论文利用离子自组装技术分别合成了光交联型光响应高分子材料,光交联和光异构双功能基团光响应高分子材料,详细研究了其光响应性及对液晶取向的有效性,为新型高性能光响应材料的设计合成提供了新思路。具体如下所述。1.基于离子自组装的光交联型光响应高分子材料的制备基于离子自组装技术设计合成了肉桂酸类光交联型液晶光控材料。该复合物材料通过离子偶合聚乙烯苯磺酸钠与季铵端基的肉桂酸甲酯制得。根据烷基链间隔长度的不同,6或12个亚甲基单元分别得到的高聚物复合物为PCAM6和PCAM12。通过傅立叶变换红外、核核磁共振谱证实了该复合物的形成。研究了偏振脉冲激光辐照下复合物材料的光交联性能和光诱导取向行为。取向研究发现,较长的柔性间隔有利于肉桂基团的光异构化,从而用二向色性值评价的PCAM12膜的光诱导取向度高于PCAM6光控取向膜的水平。另外在交联性光学各向异性PCAM12膜上实现了液晶分子稳定均匀的排列。2.基于离子自组装的光交联和光异构双功能基团光响应高分子材料的制备本部分提出了双功能基团组装技术。将不同比例的偶氮单元和肉桂酸单元分别作为双功能侧链通过离子自组装技术接枝到聚乙烯苯磺酸钠主链上,制备了系列双功能复合物材料。通过核磁共振、热分析、正交偏光显微镜、X射线衍射等方法对光响应复合物材料的结构和相态进行了研究。通过改变复合物中肉桂酸基团的含量,可以实现对双功能复合物材料相态的调节。室温下365 nm LPUV辐照,可以获得复合物材料膜的光学各向异性取向。并研究了肉桂酸基团的光交联反应对偶氮苯基团的取向及取向层稳定性的影响。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章 前言  11-30
  1.1 光响应高分子材料的分类和研究现状  11-21
    1.1.1 光异构型光响应高分子  11-16
    1.1.2 光交联型光响应高分子  16-21
  1.2 光响应高分子光控取向的物理内涵  21
  1.3 光响应高分子材料制备中存在的问题  21-22
  1.4 基于离子自组装的光响应高分子材料的研究  22-23
  1.6 本论文研究的内容和意义  23-24
  参考文献  24-30
第二章 离子自组装制备光交联型光响应高分子材料及其对小分子液晶的取向行为..  30-54
  2.1 引言  30-31
  2.2 实验部分  31-37
    2.2.1 实验材料  31
    2.2.2 肉桂酸类离子自组装复合物的制备  31-33
    2.2.3 复合物膜及PI 膜的制备  33-34
    2.2.4 实验所用光源  34
    2.2.5 液晶盒的组装  34-35
    2.2.6 表征方法  35-36
    2.2.7 光反应  36-37
  2.3 结果与讨论  37-50
    2.3.1 离子自组装复合物的制备与表征  37-39
    2.3.2 离子自组装复合物的热稳定性分析  39-40
    2.3.3 离子自组装复合物的光交联反应  40-43
    2.3.4 离子自组装复合物膜的光取向  43-47
    2.3.5 离子自组装复合物膜对小分子液晶的取向  47-50
  2.4 本章小节  50-51
  参考文献  51-54
第三章 离子自组装双功能基团光响应高分子材料  54-77
  3.1 引言  54-55
  3.2 实验部分  55-60
    3.2.1 实验材料  55
    3.2.2 偶氮离子液晶和肉桂酸季铵盐的合成  55-56
    3.2.3 离子共组装复合物的制备  56-57
    3.2.4 离子共组装复合物膜的制备方法  57
    3.2.5 表征方法  57-58
    3.2.6 光反应  58-60
  3.3 结果与讨论  60-74
    3.3.1 偶氮离子液晶性质表征  60-62
    3.3.2 离子共组装复合物的制备与表征  62-64
    3.3.3 离子共组装复合物的热分析和相行为  64-68
    3.3.4 离子共组装复合物经紫外光辐射后的相行为  68-69
    3.3.5 LPUV 辐射下离子共组装复合物膜光取向稳定性研究  69-74
  3.4 本章小节  74-75
  参考文献  75-77
第四章 全文总结  77-79
致谢  79-80
攻读硕士学位期间发表和投稿的论文及专利  80

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 非金属材料 > 高分子材料
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