[發明專利]一種側鏈型液晶聚合物液晶物理凝膠材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710259552.8
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN106947496B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 張海良;趙建航;袁勇杰;黎金娣
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: C09K19/38
• 分類號: C09K19/38;C09K19/02;C08F120/34;C08F120/30;C08F220/34;C08F220/36;C08F212/08
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 冷玉萍

本發明涉及一種側鏈型液晶聚合物液晶物理凝膠材料及其制備方法。該材料包括按質量百分比計的如下組分：液晶材料90.0～99.0％，側鏈型液晶聚合物1.0～10.0％。本發明以小分子液晶作為工作物質，采用側鏈型液晶聚合物作為支撐材料，制備的液晶物理凝膠材料模量高(儲能模量可達10⁴Pa以上)、熱穩定性好(凝膠?溶膠轉變溫度超過190℃)、小分子液晶含量高，同時可以調整側鏈型液晶聚合物的化學結構來調控液晶物理凝膠的凝膠?溶膠相轉變溫度以滿足不同條件的使用需求。

技術領域

本發明涉及一種液晶物理凝膠材料及其制備方法，具體涉及一種側鏈型液晶聚合物高模量液晶物理凝膠材料及其制備方法。

背景技術

液晶是一類有序的流體，它同時具備液體的流動性和晶體的有序性。液晶獨特的性能使得其在電子工業中有著廣泛的應用。由于液晶顯示功耗低、驅動電壓低、對比度高等優點使得其在眾多的顯示材料中脫穎而出，成為目前市場上最受歡迎的顯示材料之一。流動性是液晶重要的屬性，使得液晶能在外場的作用下快速響應，但這也為發展大型液晶器件帶來了諸多問題，如制備的液晶器件力學性能差，無法滿足穩定、快速響應、超薄、大面積液晶器件的要求，因此開發具有良好的機械穩定性和加工性的液晶材料成為當前這一領域的研究熱點之一。

液晶物理凝膠是凝膠因子在液晶中通過非共價相互作用自組裝形成纖維網絡結構，是一類新型的刺激-響應、熱可逆軟固體材料。液晶物理凝膠通常由兩部分構成，工作物質為液晶，這也是液晶物理凝膠的基礎和核心，凝膠因子作為液晶的載體，能夠使液晶凝膠，限制液晶的流動性，使其具備良好的機械穩定性。

液晶物理凝膠常用的凝膠因子有機小分子、聚合物微球、嵌段共聚物三大類。

以有機小分子為凝膠因子形成的液晶物理凝膠具有凝膠因子種類多、添加量少、容易制備等諸多優點，并且可以對小分子進行化學修飾，引入其它刺激性相應基團制備成為多重刺激響應性的液晶物理凝膠，也可以與其它類凝膠因子、嵌段共聚物等共同使用來增強液晶物理凝膠力學性能。日本的Takashi Kato等(Advanced Materials,1998,10(8):606；Chemistry of materials,2000,12(2):440；US006074710A；JP2000239663；JPH1121556)將室溫向列相液晶4'-正戊基-4-氰基聯苯(5CB)和4-(甲氧基)-亞芐基-4-(丁基)苯胺(MBBA)等液晶與小分子凝膠因子反式-1,2-雙(酰胺基)環己烷通過自組裝成功制備了液晶物理凝膠，當添加的凝膠因子的質量分數為1.0wt％時得到的液晶物理凝膠的凝膠-溶膠轉變溫度為74℃。日本的Norihiro Mizoshita等(Journal of MaterialsChemistry12.8(2002):2197)等使用2，6-二氨基吡啶合成了二脲類凝膠因子，通過分子間的氫鍵作用自組裝形成了三維網絡結構，通過毛細作用將液晶小分子5CB錨定，成功制備了液晶物理凝膠。Takashi Kato等(Langmuir,2002,18(18):7086)將有機小分子2,3-二正癸氧基蒽與液晶小分子復合得到了液晶物理凝膠，該凝膠網絡產生的主要驅動力是蒽分子間的π-π堆積作用。Takashi Kato等(Bulletin of the Chemical Society of Japan,2006,79(6):962)將偶氮基團引入到小分子凝膠因子中，再與5CB復合得到了具有光響應的光致可逆液晶物理凝膠，在紫外光的照射下，凝膠因子的構型發生改變，液晶物理凝膠的結構遭到破壞，凝膠轉變為溶膠，移除紫外光后，溶膠又可轉變為液晶凝膠。遺憾的是以有機小分子為凝膠因子得到的液晶物理凝膠依然普遍存在著模量低、機械穩定性差等問題。

凝膠因子為嵌段共聚物的液晶物理凝膠研究較少。Kornfield等(Naturematerials,2004,3(3):177；US20040142117A1)將含氰基聯苯液晶單元的單體與苯乙烯共聚制備了一種三嵌段共聚物有機凝膠因子，研究發現，合成的三嵌段共聚物能夠使小分子液晶(5CB、4CB)凝膠，但該液晶物理凝膠的缺點是強度低，自支撐性差，儲能模量G'低于10²Pa。