亲水hemiphasmidic侧链液晶高分子的自组装结构与功能文献综述
2021-12-26 16:45:11
全文总字数:3918字
一些具有伸展构象的侧链液晶高分子(SCLCPs),如甲壳型液晶高分子(MJLCP)和树枝化聚合物(DJLCP)都可以自组装柱状液晶相,对于柱状相而言,人们普遍认为柱状相的结构单元是单根聚合物链所形成的超分子柱。对于多根链组装形成的多链超分子柱模型鲜有提及,因此,我们以phasmidic型SCLCPs为研究对象,来说明“多链超分子柱”是侧链液晶高分子柱状相微相分离的一种重要形式,深入研究其形成机理对发现SCLCP的新功能有重要的科学意义[1]。
与柔性间隔基去耦合效应的思想相反,1987年,周其凤教授提出了甲壳型液晶高分子的概念[2-4],其认为侧链液晶高分子形成液晶相并非一定要插入长的柔性间隔基。当间隔基很短,或者只是一个C-C单键的长度,聚合物仍具有稳定的液晶相。在分子结构设计上,带有刚性液晶基元的侧链通过一个非常短的间隔基或一个C-C单键以横挂的方式与柔性的主链相连。主链外围密集排列的刚性侧基所产生的空间位阻作用迫使主链伸展,形成以整个高分子链作为构筑单元的液晶相结构。甲壳型液晶高分子的独特构造使之成为单独的一类液晶高分子。
陈尔强等[5]系统研究了一系列不同分子量PMPCS的液晶性质,发现只有在分子量大于1.0times;104 g/mol 时才会出现液晶态;当数均分子量在1.0times;104~1.6times;104 g/mol之间时,聚合物具有Phi;N相;当数均分子量大于1.6times;104 g/mol时,聚合物出现六方柱状向列相(Phi;HN),柱子的直径约为1.6 nm,此时沿着聚合物取向方向照射X光,能够在小角处得到一个具有六次裂分的对称的衍射弧[6],其二维红外光谱研究结果显示,PMPCS聚合物链在低于液晶相变温度时,主链运动被冻结,侧基的运动快于主链的运动;而当聚合物链处于液晶态时,主链运动加剧,然而侧基由于空阻原因而运动受限[7].
Guan等[8]在以对苯二甲酸酯为侧基核心基础上设计合成了一系列以支化烷基链为端基的聚合物,系统的研究了侧基的结构对聚合物液晶性的影响。实验结果表明这一系列的聚合物依然具有典型的甲壳型液晶高分子的
特点,当聚合度大于135时,随着温度的升高,聚合物先进入各向同性相,再进
入稳定的六方柱状相。
Mei等[9]基于对苯二甲酸酯设计合成了一系列含有柔性闭环烷基链的甲壳型液晶高分子,结果表明液晶相行为对烷基链长度及分子量有依赖性。只有当烷基链长度为10-13时,才能发育出稳定的六方柱状液晶相。且与开环烷基链不一样的是闭环结构聚合物的玻璃化转变温度更高,同时升温至玻璃
化转变温度以上就进入了液晶相,说明闭环结构具有更强大的体积效应,而体积效应是其形成液晶相的主要驱动力。
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