端基受限液晶高分子的合成與性能表征

《端基受限液晶高分子的合成與性能表征》是依託蘇州大學，由楊曉明擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：端基受限液晶高分子的合成與性能表征
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：楊曉明
• 依託單位：蘇州大學

項目摘要

端基受限的液晶高分子對於探究高分子物理乃至固體物理學中相變的本質至關重要。本課題擬在極薄的層狀氧化石墨片表面接枝窄分布的側鏈型液晶高分子，得到新型結構不對稱液晶高分子。首先採用可控活性自由基聚合的方法合成端基含功能基團的窄分布的液晶高分子，然後利用點擊化學將液晶高分子接枝到氧化石墨表面。此類液晶高分子不僅結構不對稱且端基的運動受限。本課題擬探索在氧化石墨表面接枝分子量和接枝密度可控的液晶高分子的最佳反應條件；研究液晶高分子在接枝前後物理行為的變化：包括液晶相、織構、液晶相轉變、玻璃化轉變等的變化，以及其他物理性能的變化；進一步利用可控反應，探討分子量、接枝密度等對受限於氧化石墨表面的液晶高分子各種性能的影響；總結和考察受限前後液晶高分子性能的變化規律。為拓寬液晶高分子的研究提供新的模型分子，同時為揭示端基受限液晶高分子物理行為的本質提供實驗依據。

結題摘要

本項目以氧化石墨烯（GO）為基礎，提出新的策略來製備聚合物特別是液晶聚合物接枝的GO。就如何實現GO的接枝，GO對接枝在GO表面的聚合物物理性能的影響以及功能能化後的材料的潛在套用等方面進行了詳細的闡釋，並重點圍繞如何便捷、高效製備聚合物特別是液晶聚合物接枝在GO表面的製備方法上以及接枝以後GO和聚合物本身物理和化學性能的改變開展了詳細研究。 本項目選用改進的Hummers方法製備氧化石墨烯，藉助超聲處理將其分散在水中，得到穩定的GO水溶液。在此基礎上，以製備得到的氧化石墨烯樣品為原料，利用氧化石墨烯表面上的羥基與Ce (IV) 鹽構成的氧化還原體系引發乙烯類單體在氧化石墨烯表面的接枝聚合，製備了乙烯類聚合物修飾的氧化石墨烯。 FT-IR、 X射線衍射能譜 (XRD)、熱失重 (TG) 等的測試結果都表明成功製備了聚合物功能化的氧化石墨烯，且可以通過控制Ce (IV) 鹽的濃度和反應溫度來控制接枝率，得到不同形態的功能化的氧化石墨烯。但是這種方法並不適用於液晶類聚合物，且聚合製備得到的聚合物無法表征及控制其分子及分子量分布。因此，本項目提出先製備末端為炔基的液晶聚合物然後將液晶聚合物通過點擊化學的方法接枝在疊氮化的GO表面。實驗結果表明：這種方法的接枝率較低，主要的原因是GO在有機溶液中的溶解度較低所引起的。基於以上原因，本項目通過非共價鍵 (π-π相互作用) 製備了末端含芘的側鏈型液晶聚合物修飾的還原氧化石墨烯，通過FTIR、XRD、TG、AFM及溶解性測試等一系列表征證明成功製備了聚合物修飾的氧化石墨烯。XRD的測試結果表明：液晶聚合物插層在GO的片層之間，且由於GO片層之間的受限作用，液晶聚合物鏈的排列更加緊密。 在將在的工作中，我們希望利用盤狀液晶分子以及近晶向的液晶聚合物通過共價鍵或者非共價鍵修飾在二維的GO片層表面，通過小角衍射來研究GO的平面結構對液晶分子排列的影響。