【摘 要】
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离子液晶及液晶离子聚合物是负载离子并拥有液晶性质的超分子材料,是在液晶化合物和离子化合物的基础上发展起来的一类功能型化合物,在具有液晶分子独特的光学性质的同时,也具有离子化合物良好的电磁性能、机械性等物理性质及良好的化学稳定性。作为一种新型的液晶功能性材料,离子液晶及离子液晶聚合物等超分子化合物不仅在化学、材料学、物理学等多学科交叉中得到应用,而且在信息、军事、印制、光学、复合材料等领域也具有潜在
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离子液晶及液晶离子聚合物是负载离子并拥有液晶性质的超分子材料,是在液晶化合物和离子化合物的基础上发展起来的一类功能型化合物,在具有液晶分子独特的光学性质的同时,也具有离子化合物良好的电磁性能、机械性等物理性质及良好的化学稳定性。作为一种新型的液晶功能性材料,离子液晶及离子液晶聚合物等超分子化合物不仅在化学、材料学、物理学等多学科交叉中得到应用,而且在信息、军事、印制、光学、复合材料等领域也具有潜在的应用前景。基于制备这类新型功能材料的一种新的尝试,本文设计与合成了一类新型的含氮与胆甾醇基离子液晶及自组装超分子材料。首先设计合成了三种单体,即4-溴丁酸胆甾醇酯(M1)、异烟酸间苯三酚酯(M2)、异烟酸季戊四醇酯(M3);然后将单体M1分别与M2、M3、4,4’-联吡啶、乌洛托品、酞菁蓝、聚乙烯亚胺等反应,合成了溴鎓盐型离子液晶[Ia-K]Br及P系列离子液晶聚合物;将溴鎓盐型离子液晶及离子液晶聚合物分别与三氟乙酸、四氟硼酸、六氟磷酸、对苯甲磺酸、D-樟脑-10-磺酸进行离子置换反应,制备了[Ia-BTl][X]、[Ia-blPD][X]、[Ia-bPy][X]、[Ia-HMA][X]、[Ia-Phth][X]系列离子液晶及系列离子液晶聚合物[P1][CF3COO-]、[P2][BF4-]、[P3][PF6-]。采用红外光谱(FT-IR)、氢核磁共振波谱(1H-NMR)、差示扫描量热法(DSC)、偏光显微分析(POM)、X-射线衍射分析(XRD)等研究方法对所合成单体、离子液晶及离子液晶聚合物的分子结构、热性能、液晶性能等进行了表征和分析。研究结果表明:所合成的单体、离子液晶及离子液晶聚合物的化学结构均符合分子设计;其中单体M1、离子液晶及离子液晶聚合物都具有较好的液晶性,显示胆甾相、近晶相等液晶相。对于溴鎓盐型离子液晶,随着吡啶环及M1含量的增加,其空间结构中液晶基元的含量越多,熔点(Tm)变低;P系列溴鎓盐型离子液晶聚合物的清亮点温度(Ti)和Tm随着单体M1的增加逐渐降低。对于同一个系列含不同阴离子基团的离子液晶及离子液晶聚合物,与溴鎓盐型离子液晶相比,含其他阴离子的离子液晶显示了更宽的液晶区间,Tm出现了不同程度的降低;其Ti按照PF6-、BF4-、CF3COO-、Ts-、Br-的阴离子顺序发生了一定程度的降低;而对于离子液晶聚合物,其玻璃化转变温度随不同阴离子的变化改变不大。本文研究内容不仅具有重要的理论与现实意义,而且也为进一步研究超分子离子液晶及离聚物的应用提供了一定的理论基础和必要的技术支持。
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