[發明專利]一種光響應液晶彈性體纖維膜及制備方法

有效

• 申請號: 201811275518.0
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN111118739B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 宋天夫;張立群;于海峰;雷環宇
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: D04H1/728
• 分類號: D04H1/728;D01D5/00;C09K19/38;C08F220/34;C08F220/40;C08F220/38;C08F222/02;C08F220/20;D06M13/395;D06M13/192
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 周媛

一種光響應液晶彈性體纖維膜及制備方法。所述纖維膜是由可交聯光響應液晶聚合物、或者可交聯光響應液晶聚合物與高分子材料混合，經高壓靜電紡絲，加入交聯劑反應后制得；纖維直徑為10nm～100μm，纖維膜厚度為100nm～1mm。本方法采用了靜電紡絲制備了一種側鏈型光響應液晶高分子的纖維膜，使得液晶高分子在高壓力場下同時受到電場和力場的雙重取向，能夠極大地提高每根纖維內的液晶基元的取向。同時通過控制紡絲條件和接收器的改變，很容易實現整體高取向的纖維膜的制備。

技術領域

本發明涉及液晶高分子材料技術領域，進一步地說，是涉及一種光響應液晶彈性體纖維膜及制備方法。

背景技術

隨著液晶高分子在信息技術、人工智能、機器人及軟體仿生方面的應用日益增多，收到的關注日益增加。其中液晶彈性體材料又是近10年一顆冉冉升起的新星。

當我們將激發的性質定義為光激發時，光響應液晶彈性體材料便是最為優異的一種實現形式。以偶氮苯為例其分子式為兩個苯環通過偶氮鍵連接，偶氮苯做為偶氮芳香系分子的代表物質其吸收光譜可以通過改變苯環上的取代基團來進行移動，可以從紫外光移動到可見紅光。由于反式光響應本身就是剛棒狀，含有其液晶基元的高分子也往往趨向于自發形成液晶相結構。而偶氮苯這種液晶基元會在光照的條件下進行自發的異構化(從反式變為順式)。這種分子幾何學上的異構化使得構成的材料在化學性能、電性能、力學性能和光學性能上具有可逆快速光控性。目前液晶彈性體的光致伸縮的實驗值已經達到20％，而理論計算值為400％；這其中的差異往往是由于液晶高分子的不完全取向所導致的。

雖然光響應液晶高分子在光激發方面具有非常優良的表現，但是其本身沒有克服液晶高分子采用傳統熱退火方式的取向困難、時間長、取向不完全等缺陷。并且，其他傳統制備方法如：液晶盒、鋪膜等制備的薄膜往往是單層膜或者雙層膜，難以制備多層的薄膜。

發明內容

為解決現有技術中出現的問題，本發明提供了一種光響應液晶彈性體纖維膜及制備方法。所制備的纖維膜對于液晶高分子設計與合成要求低，得到的纖維膜形貌可控、力學性能可調并具有優異的光響應性能。本方法采用了靜電紡絲制備了一種側鏈型光響應液晶高分子的纖維膜，使得液晶高分子在高壓力場下同時受到電場和力場的雙重取向，能夠極大地提高每根纖維內的液晶基元的取向。同時通過控制紡絲條件和接收器的改變，很容易實現整體高取向的纖維膜的制備。

本發明的目的之一是提供一種光響應液晶彈性體纖維膜。

所述纖維膜是由可交聯光響應液晶聚合物、或者可交聯光響應液晶聚合物與高分子材料混合，經高壓靜電紡絲，加入交聯劑反應后制得；

纖維粗細為10nm～100μm，纖維膜厚度為100nm～1mm。

所述可交聯光響應液晶聚合物，主鏈為聚丙烯結構，側鏈是光響應及其衍生物；

所述的可交聯光響應液晶聚合物是由單體M1和單體M2聚合而得；

單體M1為含有光響應官能團的甲基丙烯酸酯類單體；

所述單體M1的化學結構式為：

其中，P為光響應基團是選自偶氮苯、二苯乙烯、螺吡喃、俘精酸酐、肉桂酸酯、二噻吩基環戊烯、α/β不飽和酮、硫靛中的一種或其衍生物；R₁是選自C5～C11的烴基或烷氧基；R₂是H，或者是選自C1～C7的烷基或烷氧基，或者選自氰基、異氰基、羥基、鹵素、酯基、羧基、氨基或酰胺基中的一種；R₃是H或者選自甲基、乙基中的一種；

D選自如下結構式1～結構式4中的一種：

其中R₄是選自于C1～C7的烴基或烷氧基。