含易交联偶氮基团的柔性侧链液晶聚合物的合成及其光驱动性能研究

本项目从分子设计出发，将可控自由基聚合与几种在温和条件下很容易进行的化学反应（活化酯基-氨基间的反应、Sharpless点击化学、Michael加成）引入光响应液晶聚合物交联网络的制备研究。采用一条简便易行的途径合成含易交联取代基团的偶氮介晶单体，利用原子转移自由基聚合制备一系列具有不同拓扑形态、玻璃化温度低于室温、且结构规整的柔性偶氮侧链液晶聚合物，并研究它们在光响应液晶聚合物交联网络的制备及其在光诱导表面起伏光栅和光致形变等领域中的应用。优化聚合物合成条件，研究聚合物的结构参数与交联反应条件对所得交联聚合物网络性能的影响，为最终实现表面起伏光栅的有效形成与固定化以及获得性能优异的光致形变液晶弹性体提供理论与实验依据。.此研究为制备高性能的表面起伏光栅材料与光致形变液晶弹性体开辟了一条新的途径。它的成功必将为光响应聚合物的研究增添崭新的内容，极大地推动其在光电信息技术和新材料领域的应用。

从分子设计出发，采用多种聚合方法，成功制备了一系列结构新颖、具有不同拓扑形态、且含有易交联偶氮基团的液晶聚合物，并对其化学结构、相转变行为及光驱动性能等进行了系统研究。通过条件优化实验，最终获得了可实现表面起伏光栅(SRG)的有效形成与固定化以及制备性能优异的光致形变液晶弹性体的柔性偶氮液晶聚合物，得到了此类聚合物的最佳合成途径、结构参数、交联反应条件、和一些具有普遍意义的规律，为将来的工作提供了重要的理论与实验依据。具体研究成果包括：1) 合成了一系列含有活性或受保护的活性取代基团(包括N-羟基琥珀酰亚胺羧酸酯基、叠氮基以及受保护的氨基)的丙烯酸酯型偶氮介晶单体，利用可控自由基聚合技术制备了它们的具有不同拓扑形态和不同分子量且分子量分布窄、玻璃化温度接近室温、具有优异的光响应性能、且在温和的条件下可很容易进行化学交联的柔性偶氮侧链液晶聚合物，获得了此类聚合物的取向纤维，实现了其交联纤维的光致弯曲；2) 利用迈克尔加成聚合法，首次制备了一系列具有接近室温的玻璃化温度和优异的光响应性能、且在温和条件下可实现化学交联的柔性主链型偶氮液晶聚合物。获得了此类聚合物具有高度取向性的纤维，实现了未交联纤维与经后交联化的纤维在紫外光照射下的显著光致弯曲；3) 利用普通自由基聚合法，合成了一系列具有接近室温的玻璃化温度且成膜性能良好的含易交联基团的丙烯酸酯型偶氮介晶单体与甲基丙烯酸正己酯的无规共聚物，成功地在该类聚合物薄膜上实现了在室温和较低强度激光照射下形成明显的SRG(最大表面调制深度可达1215 nm)并可对其进行快速交联固定化的目的；4) 利用普通自由基聚合法，制备了一系列含有酰胺取代基团的偶氮介晶基元的光响应性侧链液晶聚合物。酰胺基团的存在使聚合物中偶氮介晶基元间形成强的氢键作用，从而明显提高了聚合物的耐热能与液晶相的稳定性，并对其液晶相的类型产生了决定性的影响。此外，还进行了将点击化学法引入高分子量偶氮侧链液晶聚合物的制备以及具有优异响应性分子识别性能的高交联偶氮聚合物微球的合成研究。