[發明專利]一種含氰基二苯乙烯的光響應發光液晶彈性體材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201910651808.9
• 申請日: 2019-07-18
• 公開（公告）號: CN110330589A
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 張海良;賀利芳;袁勇杰;廖軍秋
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: C08F220/36
• 分類號: C08F220/36;D01F6/36;C09K11/06
• 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

本發明公開了一種含氰基二苯乙烯的光響應發光液晶彈性體材料及其制備方法。本發明的液晶彈性體材料通過含氰基二苯乙烯基團的單體和氫鍵交聯劑單體共聚制備而成，或通過含氰基二苯乙烯基團的單體、氫鍵交聯劑單體和含非液晶結構單元的單體共聚制備而成。本發明的液晶彈性體材料不僅表現出典型的聚集誘導熒光增強效應，在聚集態下能夠發出很強的熒光，同時取向后的單疇液晶彈性體纖維還具有光響應性，在紫外光的照射下單疇液晶彈性體纖維能夠發生形變，且具有形變程度大、形變速度快、形變能夠長時間保存等優點，在智能執行器、生物材料、光學材料等領域均表現出廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及智能材料，特別涉及一種含氰基二苯乙烯的光響應發光液晶彈性體材料及其制備方法。

背景技術

液晶彈性體是指液晶高分子經過適度的化學或者物理交聯后得到的能在液晶態或各向同性態表現出彈性的聚合物材料，它不但表現出彈性體的粘彈性，而且還具有液晶的有序性和流動性。光響應型液晶彈性體是一類對光刺激具有響應行為的液晶彈性體。光響應型液晶彈性體具有無接觸、無污染、性能參數可調等優點，從而光響應性液晶彈性體能夠從眾多刺激響應性液晶彈性體中脫穎而出成為液晶彈性體研究的熱點。由于其獨特的性質，光響應性液晶彈性體在智能材料、光驅動執行器、人造肌肉等領域均具有廣闊的應用前景。

目前報道的液晶彈性體的光響應基團主要有：偶氮苯、1,2-二芳基乙烯、肉桂酸、香豆素、俘精酸酐和螺吡喃等基團。它們在特定波長的光照射下能夠發生可逆的光化學反應，其中偶氮苯基團的研究最為廣泛。

Finkelmann等(Physical Review Letters,2001,87(1):015501)在聚硅氧烷側鏈上引入光響應基團偶氮苯，首次制備出了具有可逆光響應的單疇向列相液晶彈性體。在紫外光照射下，液晶彈性體沿著取向方向發生收縮形變，光致收縮率能夠達到20％。關閉光源后，液晶彈性體又慢慢回復到原來狀態。

Ikeda等(Angewandte Chemie,2008,120(27):5064-5066)通過光引發聚合制備了含有偶氮苯液晶基元的交聯液晶彈性體薄膜，將薄膜兩端相連并與PE薄膜復合制備了一種光響應性的傳動履帶，用紫外光照射履帶的右方，右側滑輪產生的一個收縮應力使履帶逆時針轉動，而在左邊用可見光照射履帶使左側的滑輪上產生一個膨脹應力使履帶逆時針轉動，因而整條履帶發生逆時針轉動，履帶的轉動使得原來紫外光照的區域又能轉到可見光光照區域，可使偶氮苯的構型轉變得到回復，因而整條履帶在紫外/可見光照的作用下可以一直發生轉動。

中國發明CN 107365401A公開了一種近紅外響應主鏈型液晶彈性體及其制備方法，該近紅外響應主鏈型液晶彈性體通過化學交聯的方法制備而成而非傳統的物理摻雜，從而大大提高了光熱轉換效率，幫助形狀記憶材料在近紅外光刺激下做出快速的響應。結合傳統的兩步交聯法和非環烯烴易位聚合(ADMET)方法，獲得了具有單疇取向的液晶彈性體薄膜，并能對近紅外光源做出快速的響應。該復合薄膜是將液晶單體、近紅外響應的交聯劑、釕催化劑部分聚合，拉伸取向，二次交聯后制備形成的。

中國發明CN103524678A公開了一種用于光致動器的液晶彈性體復合材料及其制備方法。該復合材料由作為填料的納米碳材料、作為基體的熱致型液晶彈性體原位聚合而成，可高效地吸收近紅外激光，將光能轉換為熱能而觸發液晶彈性體發生相轉變，使本征上不具備光刺激響應性的液晶彈性體可用于光致動器，同時碳納米管增強液晶彈性體可提高致動器的輸出力，并且碳納米管受近紅外激光輻照時收縮，與液晶彈性體的熱致收縮行為在形變方向上一致，兩者的協同效應提高致動器的響應速率和形變量。

中國發明CN103087296A公開了一種側鏈式線性偶氮苯液晶高分子材料及其制備方法。在Grubbs催化劑催化下，使用5-取代的環辛烯(取代基為偶氮苯衍生物)單體，通過開環易位聚合法合成了以丁二烯-乙烯-功能基取代乙烯三元交替高分子為主鏈，偶氮苯衍生物為側鏈結構的新型液晶高分子材料。該材料在沒有交聯網絡結構的情況下，具有橡膠彈性，良好的光響應特性。