端基受限液晶高分子的合成与性能表征

端基受限的液晶高分子对于探究高分子物理乃至固体物理学中相变的本质至关重要。本课题拟在极薄的层状氧化石墨片表面接枝窄分布的侧链型液晶高分子，得到新型结构不对称液晶高分子。首先采用可控活性自由基聚合的方法合成端基含功能基团的窄分布的液晶高分子，然后利用点击化学将液晶高分子接枝到氧化石墨表面。此类液晶高分子不仅结构不对称且端基的运动受限。本课题拟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应条件；研究液晶高分子在接枝前后物理行为的变化：包括液晶相、织构、液晶相转变、玻璃化转变等的变化，以及其他物理性能的变化；进一步利用可控反应，探讨分子量、接枝密度等对受限于氧化石墨表面的液晶高分子各种性能的影响；总结和考察受限前后液晶高分子性能的变化规律。为拓宽液晶高分子的研究提供新的模型分子，同时为揭示端基受限液晶高分子物理行为的本质提供实验依据。

本项目以氧化石墨烯（GO）为基础，提出新的策略来制备聚合物特别是液晶聚合物接枝的GO。就如何实现GO的接枝，GO对接枝在GO表面的聚合物物理性能的影响以及功能能化后的材料的潜在应用等方面进行了详细的阐释，并重点围绕如何便捷、高效制备聚合物特别是液晶聚合物接枝在GO表面的制备方法上以及接枝以后GO和聚合物本身物理和化学性能的改变开展了详细研究。.本项目选用改进的Hummers方法制备氧化石墨烯，借助超声处理将其分散在水中，得到稳定的GO水溶液。在此基础上，以制备得到的氧化石墨烯样品为原料，利用氧化石墨烯表面上的羟基与Ce (IV) 盐构成的氧化还原体系引发乙烯类单体在氧化石墨烯表面的接枝聚合，制备了乙烯类聚合物修饰的氧化石墨烯。 FT-IR、 X射线衍射能谱 (XRD)、热失重 (TG) 等的测试结果都表明成功制备了聚合物功能化的氧化石墨烯，且可以通过控制Ce (IV) 盐的浓度和反应温度来控制接枝率，得到不同形态的功能化的氧化石墨烯。但是这种方法并不适用于液晶类聚合物，且聚合制备得到的聚合物无法表征及控制其分子及分子量分布。因此，本项目提出先制备末端为炔基的液晶聚合物然后将液晶聚合物通过点击化学的方法接枝在叠氮化的GO表面。实验结果表明：这种方法的接枝率较低，主要的原因是GO在有机溶液中的溶解度较低所引起的。基于以上原因，本项目通过非共价键 (π-π相互作用) 制备了末端含芘的侧链型液晶聚合物修饰的还原氧化石墨烯，通过FTIR、XRD、TG、AFM及溶解性测试等一系列表征证明成功制备了聚合物修饰的氧化石墨烯。XRD的测试结果表明：液晶聚合物插层在GO的片层之间，且由于GO片层之间的受限作用，液晶聚合物链的排列更加紧密。.在将在的工作中，我们希望利用盘状液晶分子以及近晶向的液晶聚合物通过共价键或者非共价键修饰在二维的GO片层表面，通过小角衍射来研究GO的平面结构对液晶分子排列的影响。