基于甲壳型液晶高分子相重入现象的研究

在本研究课题中，我们将从甲壳型液晶高分子的化学结构出发，紧紧围绕其特殊的相重入现象，设计并通过自由基聚合反应合成具有不同刚性核和不同尾链的甲壳型液晶高分子，研究刚性核长度、刚性核刚性、刚性核之间作用力以及尾链长度、不同拓扑结构等对甲壳型液晶高分子相行为的影响，特别是对其相重入行为的影响，建立此类聚合物化学结构与其相行为和相重入现象的关系。同时，通过无规共聚、嵌段共聚、共混、外场作用等手段，实现对甲壳型液晶高分子相行为和相重入行为的调控。探讨甲壳型液晶高分子相重入现象的本质和甲壳型液晶高分子液晶相形成机制。

该项目从甲壳型液晶高分子(MJLCPs)的化学结构出发，紧紧围绕其特殊的相重入行为，设计合成具有不同化学结构的MJLCPs，深入研究此类聚合物化学结构与相重入行为的关系。通过无规共聚，嵌段和共混等手段，实现对MJLCPs相重入行为的调控，达到对MJLCPs相重入现象本质的认识和利用，加深对MJLCPs的液晶相形成机制的理解。研究工作主要进展和取得的成果如下：.1. 通过分子结构设计，合成不同长度，不同连接方式，不同拓扑结构的烷烃尾链及不同刚性核长度的MJLCPs。通过高分子测试手段，研究聚合物的相行为和相结构。研究表明，微小的结构改变对MJLCPs相重入行为有很大影响。.2. 采用ATRP方法，合成一系列不同分子量的第二类相重入行为的MJLCPs，考察分子量对MJLCPs相重入行为的影响。实验表明，当Mn低时，聚合物只能形成近晶A相。而当Mn高时，聚合物表现出第二类MJLCPs的性质。.3. 通过自由基聚合方法，合成三个系列含有不同比例的不同烷烃尾链长度的MJLCPs单体的共聚物。研究表明，在共聚物poly{M-OC1(x)-co-M-OC4(y)}s体系中，所有聚合物都能形成液晶相。而在后两者体系中，共聚物的相行为强烈依赖于两者单体的投料比。当两单体的投料比在一定比例区间时，尽管均聚物都能形成液晶相，但共聚物不能形成液晶相。.4. 通过自由基聚合方法，合成一系列含有不同比例的不同刚性核长度的MJLCPs单体的共聚物。研究共聚物中不同长度的刚性核含量对MJLCPs共聚物相重入行为的影响。实验表明，随着长的刚性核含量的增加，共聚物形成的近晶相变得更加稳定。相反，共聚物的重入各向同性相的出现变得更加困难。.5. 将第二类相重入行为的MJLCPs与不同极性分子溶液混和，制备成高分子浓溶液，考察溶剂分子极性和含量对相重入行为的影响。随着小分子含量的增加，体系依次表现出第二类相重入行为和第一类相重入行为。.6. 通过活性ATRP法合成了一系列含不同长度具有第二类相重入行为的MJLCPs链段的嵌段共聚物，研究嵌段共聚物中各嵌段的分子量及相对含量对其本体相重入相行为影响。.通过对MJLCPs相重入行为的研究，不仅丰富液晶高分子的种类，同时也拓展高分子凝聚态的研究以及加深对MJLCPs液晶相形成机制的了解。上述相关实验结果已经在Polym. Chem., Polymer发表。