高热稳定性可溶聚酰亚胺液晶垂直取向材料的分子设计和制备

热稳定性偏低是可溶性聚酰亚胺垂直取向材料面临的主要问题。在前期的工作基础上，拟在聚酰亚胺的主链和侧基上的烷基之间导入不同结构的刚性基团,制备侧基含刚性基团和烷基的功能性二胺，使其与其它辅助二胺和二酐共聚制得聚酰亚胺取向材料。研究溶剂体系、配料比、温度、加料方式、反应时间、催化剂对功能性二胺收率和纯度的影响；研究侧基的结构和长度、辅助二胺结构、二酐结构和聚酰亚胺分子量对聚酰亚胺溶解性能的影响；研究刚性基团的结构和数量、烷基的碳原子数、辅助二胺结构、二酐结构对聚酰亚胺热稳定性的影响；研究侧基的化学结构、构象、密度和取向膜表面的微观形貌、元素组成、基团的取向以及极性对预倾角的影响，初步阐明可溶性聚酰亚胺液晶垂直取向材料的取向机理。制备热稳定性良好的可溶性聚酰亚胺液晶垂直取向材料。用引入刚性基团来解决可溶性聚酰亚胺液晶垂直取向材料存在的热稳定性偏低问题的学术思想，申请人尚未见国内外文献报道。

液晶显示器作为一种低能耗、轻质和可读性良好的显示器具有广泛的应用领域。垂直配向液晶显示器（VA-LCD）因其具有宽视角、高对比度和快响应等特性而得到广泛关注。取向膜的取向性能和热稳定性对液晶显示器的影响重大。本项目设计并制备了含不同侧链结构和长度的间苯二胺型、三苯基吡啶型和三苯胺型聚酰亚胺（PI）垂直取向膜，研究了不同主链结构以及不同的侧链结构和长度对其耐热性和溶解性以及液晶取向行为的影响及机理。研究发现主链存在三苯胺、亚甲基和醚键等非共面结构以及三氟甲基等强吸电子基有利于增加PI的溶解性、透光性；侧链的长度比侧链的结构对液晶垂直取向的影响更大，这主要是由于侧链与液晶分子之间的相互作用会随着侧链长度增加而增加；在主链中引入三苯基吡啶、三苯胺以及在侧链中引入芳环或脂肪稠环等都有利于增加热稳定性、耐摩擦性以及预倾角的热稳定性等；对于液晶垂直取向的机理，初步研究表明侧链与侧链间的相互作用以及液晶分子与侧链间的相互作用较大，从而使得侧链富集于取向膜的表面并诱导液晶分子垂直排列。结果表明三苯胺型PI垂直取向膜具有最好的综合性能。本项目为制备可溶且具有高热稳定性的PI垂直取向剂提供了可靠方法，并探讨了液晶垂直取向机理，有利于发展高性能的VA显示器。