[發(fā)明專利]一種近紅外響應(yīng)主鏈型液晶彈性體及其制備方法

有效

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• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107365401B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊洪;劉莉;林保平
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: C08F216/12
• 分類號: C08F216/12;C08F236/20;C08J5/18;C09K19/38
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有光熱轉(zhuǎn)換效應(yīng)的近紅外響應(yīng)的交聯(lián)劑和液晶高分子薄膜材料，特別涉及一種近紅外響應(yīng)的主鏈型液晶高分子構(gòu)成的聚合物薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)

刺激響應(yīng)材料在光、電、熱、磁場等外界刺激下能做出一定的響應(yīng)，由于其獨(dú)特的優(yōu)勢在傳感器、藥物傳送等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由于光具有遠(yuǎn)程操控、可精確操作、綠色清潔等優(yōu)點(diǎn)，光響應(yīng)聚合材料受到了廣大科研工作者的青睞。目前大多數(shù)光響應(yīng)聚合材料都是紫外響應(yīng)型的材料，該材料主要是通過偶氮苯的異構(gòu)化實(shí)現(xiàn)的。由于可見/近紅外光具有良好的生物相容性、較低的損害能力和較高的組織滲透能力，現(xiàn)在更多的研究熱點(diǎn)轉(zhuǎn)向了可見/近紅外光，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的紫外光。

傳統(tǒng)的制備近紅外響應(yīng)的液晶高分子主要是通過物理摻雜，其制備方法大概分為兩大類：(1)將無機(jī)/有機(jī)的上轉(zhuǎn)換材料摻雜到含偶氮苯等液晶高分子中，通過上轉(zhuǎn)換材料可以將長波長的紅外光轉(zhuǎn)換為低波長的紫外光，從而實(shí)現(xiàn)偶氮苯的順反異構(gòu)化；(2)將碳納米管、金納米粒子、金納米棒等熱導(dǎo)材料摻雜到液晶高分子中，熱導(dǎo)材料利用光熱轉(zhuǎn)化效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化成熱能，微觀上誘導(dǎo)液晶高分子從液晶相轉(zhuǎn)換成各向同性相，宏觀上實(shí)現(xiàn)了材料形狀的變化。但由于傳統(tǒng)的物理摻雜具有摻雜材料在液晶高分子中分散性不好、摻雜材料的含量較低等不足，導(dǎo)致光熱轉(zhuǎn)化效率較低，進(jìn)而影響液晶高分子材料的機(jī)械性能。

文獻(xiàn)Angew.Chem.,Int.Ed.2013,52,9234報(bào)道了一種近紅外響應(yīng)的染料，采用物理摻雜的方法制備了近紅外響應(yīng)的復(fù)合型液晶高分子薄膜材料。缺點(diǎn)在于需要制備多層的復(fù)合薄膜和有限的摻雜量，其近紅外響應(yīng)染料最大的摻雜量為0.2wt％。

文獻(xiàn)Chem.Commun.2015,51,12126報(bào)道了一種通過簡單的物理摻雜制備的含有金納米棒的復(fù)合型液晶高分子薄膜材料，其特征在于采用三步交聯(lián)法和硫-烯點(diǎn)擊化學(xué)合成了近紅外響應(yīng)的液晶復(fù)合材料。研究表明在較低的Au負(fù)載量(0.09wt％)，在近紅外光源照射下該材料可以發(fā)生明顯的收縮。缺點(diǎn)在于光熱轉(zhuǎn)換效率較低，所需的近紅外光源照射時(shí)間較長，照射5-10min后該材料才會(huì)發(fā)生收縮。此外，金納米棒屬于無機(jī)納米材料，該復(fù)合材料在有機(jī)相中的溶解性較差，因此很難制備出質(zhì)地均勻的液晶彈性體復(fù)合薄膜。

文獻(xiàn)Chem.Sci.2016,7,4400報(bào)道了一種近紅外響應(yīng)的克酮酸液晶染料，其特征在于利用物理摻雜將1.0wt％的有機(jī)染料復(fù)合在液晶高分子材料中，利用原位光聚合和傳統(tǒng)的液晶盒取向的方法制備了具有單疇取向的液晶高分子薄膜。研究表明在808nm的近紅外光源照射下，薄膜會(huì)產(chǎn)生可逆的收縮/擴(kuò)張形變。其不足在于簡單的物理摻雜不能制備出質(zhì)地均勻的高分子材料，大大削弱了材料的機(jī)械性能。

現(xiàn)有的上轉(zhuǎn)換材料或者導(dǎo)熱材料與液晶高分子通過物理摻雜制備的光響應(yīng)彈性體，該材料存在光熱轉(zhuǎn)換效率較低，機(jī)械性能普遍較差等不足。例如文獻(xiàn)Angew.Chem.,Int.Ed.2013,52,9234報(bào)道了一種近紅外響應(yīng)的染料，采用物理摻雜的方法制備了近紅外響應(yīng)的復(fù)合型液晶高分子薄膜材料。缺點(diǎn)在于需要制備多層的復(fù)合薄膜和近紅外響應(yīng)染料的摻雜量較低，其最大的摻雜量為0.2wt％。文獻(xiàn)Chem.Commun.2015,51,12126報(bào)道了一種通過簡單的物理摻雜制備的含金納米棒的復(fù)合型液晶高分子薄膜材料，其特征在于采用三步交聯(lián)法和硫-烯點(diǎn)擊化學(xué)合成了近紅外響應(yīng)的液晶復(fù)合材料。研究表明在較低的Au負(fù)載量(0.09wt％)，在近紅外光源照射下該材料可以發(fā)生明顯的收縮。缺點(diǎn)在于該復(fù)合材料的光熱轉(zhuǎn)換效率較低，所需的照射時(shí)間較長，近紅外光源照射5-10min該材料才會(huì)發(fā)生收縮。此外，金納米棒屬于無機(jī)納米材料，該復(fù)合材料在有機(jī)相中的溶解性較差，因此很難制備出質(zhì)地均勻的液晶彈性體復(fù)合薄膜。文獻(xiàn)Chem.Sci.2016,7,4400報(bào)道了一種近紅外響應(yīng)的克酮酸液晶染料，其特征在于利用物理摻雜將1.0wt％的有機(jī)染料復(fù)合在液晶高分子材料中，利用原位光聚合和傳統(tǒng)的液晶盒取向的方法制備了具有單疇取向的液晶高分子薄膜。研究表明在808nm的近紅外光源照射下，薄膜會(huì)產(chǎn)生可逆的收縮/擴(kuò)張形變。其不足在于簡單的物理摻雜不能制備出質(zhì)地均勻的高分子薄膜材料，大大削弱了材料的機(jī)械性能。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種近紅外響應(yīng)主鏈型液晶彈性體及其制備方法，解決傳統(tǒng)物理摻雜材料溶解性較差，機(jī)械性能較差，光熱轉(zhuǎn)換效率較低等不足，是一種代替簡單的物理摻雜，通過化學(xué)交聯(lián)制備出近紅外響應(yīng)的主鏈型液晶彈性體復(fù)合膜材料的方法。