專(zhuān)利名稱(chēng)：一種側(cè)鏈?zhǔn)骄€(xiàn)性偶氮苯液晶高分子材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液晶高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)，涉及一種側(cè)鏈?zhǔn)骄€(xiàn)性偶氮苯液晶高分子材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，利用 感光性高分子進(jìn)行光響應(yīng)型形狀記憶聚合物(Shape MemoryPolymer, SMP)的開(kāi)發(fā)成為高分子智能材料的一個(gè)新的研究熱點(diǎn)，因?yàn)楣忭憫?yīng)型SMP不需要與化學(xué)物質(zhì)直接接觸或發(fā)生物質(zhì)交換，只要外部供給非接觸性的能量，就能實(shí)現(xiàn)其形狀的控制，并且光驅(qū)動(dòng)具有傳遞能量大、快速、精確、易操控、清潔等優(yōu)點(diǎn)。因此，光響應(yīng)型SMP被認(rèn)為是頗具潛力的微機(jī)械系統(tǒng)(Micro Electro Mechanical System, MEMS)執(zhí)行材料。在光響應(yīng)型SMP材料的推陳出新中最優(yōu)秀的代表就是高分子液晶彈性體，其兼具了液晶材料的各種優(yōu)異性能以及聚合物交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的特征，因此具有良好的外場(chǎng)響應(yīng)性、分子協(xié)同作用和彈性。目前，這類(lèi)材料所產(chǎn)生的光致伸縮的實(shí)驗(yàn)值已超過(guò)20%，理論計(jì)算值則高達(dá)400%，在開(kāi)發(fā)微型、大位移、高速、回復(fù)性好的執(zhí)行器與人工肌肉等領(lǐng)域顯示出良好的應(yīng)用前景。目前，光響應(yīng)液晶彈性體主要由偶氮/非偶氮單體與偶氮/非偶氮的交聯(lián)劑通過(guò)自由基共聚的方法獲得，或者將單體、交聯(lián)劑與聚硅氧烷通過(guò)硅氫加成反應(yīng)并通過(guò)二次交聯(lián)的方法獲得。然而，以上兩種方法制備的光響應(yīng)液晶彈性體均有交聯(lián)結(jié)構(gòu)，其在溶劑中不能溶解，加熱后也不能熔融，因此無(wú)法使用常用成型加工方法制備。本發(fā)明采用Grubbs催化劑，以環(huán)辛烯類(lèi)衍生物為單體，開(kāi)環(huán)易位聚合法合成了新型側(cè)鏈?zhǔn)骄€(xiàn)性偶氮苯液晶高分子材料，此高分子材料具有類(lèi)似橡膠的高分子主鏈，側(cè)鏈帶有光響應(yīng)偶氮苯液晶基元，材料在沒(méi)有交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的情況下，依然具有橡膠彈性，同時(shí)具有良好的光響應(yīng)特性。通過(guò)控制開(kāi)環(huán)易位聚合條件，可線(xiàn)性調(diào)控聚合物分子量，易得到大分子量的聚合產(chǎn)物，這種側(cè)鏈?zhǔn)骄€(xiàn)性偶氮苯液晶高分子材料在溶劑溶解或加熱熔融后，即可采用常用加工方法直接加工成型制備光響應(yīng)液晶高分子材料，加工成型尺寸和形狀無(wú)限制，成型后又可回收循環(huán)再利用，是一種新型低碳環(huán)保的光響應(yīng)液晶高分子材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種具有新型主鏈結(jié)構(gòu)、低碳環(huán)保、具有光響應(yīng)的側(cè)鏈?zhǔn)骄€(xiàn)性偶氮苯液晶高分子材料及其制備方法。該高分子材料加工成型尺寸和形狀無(wú)限制，成型后又可回收循環(huán)再利用。本發(fā)明提出的液晶高分子材料，其化學(xué)結(jié)構(gòu)具有丁二烯-乙烯-功能基取代乙烯的三元交替高分子主鏈，偶氮苯衍生物為側(cè)鏈。它由單體5-取代的環(huán)辛烯(取代基為偶氮苯衍生物)通過(guò)開(kāi)環(huán)易位聚合反應(yīng)制備。本發(fā)明選擇5-取代的環(huán)辛烯(CAB)為單體，來(lái)制備液晶高分子材料，單體CAB的化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為:
權(quán)利要求
1.一種側(cè)鏈?zhǔn)骄€(xiàn)性偶氮苯液晶高分子材料，其特征在于:其化學(xué)結(jié)構(gòu)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(cè)鏈，它由單體CAB通過(guò)開(kāi)環(huán)易位聚合反應(yīng)制備獲得，所述單體CAB的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
2.一種如權(quán)利要求1所述的側(cè)鏈?zhǔn)骄€(xiàn)性偶氮苯液晶高分子材料的制備方法，其特征在于:先通過(guò)有機(jī)合成得單體CAB，再與Grubbs催化劑混合，在反應(yīng)器中熱作用下，通過(guò)開(kāi)環(huán)異位聚合生成側(cè)鏈?zhǔn)骄€(xiàn)性偶氮苯液晶高分子材料，聚合反應(yīng)方程式為:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的側(cè)鏈?zhǔn)骄€(xiàn)性偶氮苯液晶高分子材料的制備方法，其特征在于:所述Grubbs催化劑選自第一代Grubbs催化劑、第二代Grubbs催化劑或第三代Grubbs催化劑中的任意一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的側(cè)鏈?zhǔn)骄€(xiàn)性偶氮苯液晶高分子材料的制備方法，其特征在于:聚合時(shí)間為0.5 h - 24 h，反應(yīng)溫度為0°C- 100°C，所述Grubbs催化劑與單體CAB的摩爾比為1: 1000 1:10。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的側(cè)鏈?zhǔn)骄€(xiàn)性偶氮苯液晶高分子材料的制備方法，其特征在于:所述聚合時(shí)間為12_24h。
6.按權(quán)利要求1所述的側(cè)鏈?zhǔn)骄€(xiàn)性偶氮苯液晶高分子材料加工成型的方法，其特征在于:熔融或溶劑溶解后，通過(guò)加工成型，制備液晶高分子薄膜或纖維材料。
7.一種如權(quán)利要求1所述的側(cè)鏈?zhǔn)骄€(xiàn)性偶氮苯液晶高分子材料進(jìn)行循環(huán)再利用的方法，其特征在于選擇溶劑使材料溶解或者熔融進(jìn)行再次成型再加工，其中選擇的溶劑是極性或非極性的有機(jī)溶劑中一種或者幾種混合，熔融再加工的溫度為100°C _200°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:選擇的溶劑為二氯甲烷、三氯甲烷、四氫呋喃、1，4_ 二氧六環(huán)、乙酸乙酯、N-甲基吡咯烷酮或者N，N-二甲基甲酰胺。
全文摘要
本發(fā)明屬液晶高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種側(cè)鏈?zhǔn)骄€(xiàn)性偶氮苯液晶高分子材料及其制備方法。本發(fā)明在Grubbs催化劑催化下，使用5-取代的環(huán)辛烯(取代基為偶氮苯衍生物)單體，通過(guò)開(kāi)環(huán)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(cè)鏈結(jié)構(gòu)的新型液晶高分子材料。本發(fā)明解決了以往偶氮苯液晶彈性體材料不溶不熔，無(wú)法采用常見(jiàn)加工成型方法制備的難題。本發(fā)明材料在沒(méi)有交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的情況下，具有橡膠彈性，良好的光響應(yīng)特性；材料熔融或溶解后即可加工成薄膜、纖維等液晶高分子材料，加工尺寸、外形無(wú)限制，加工成型后可回收循環(huán)再次加工成型，是一種新型低碳環(huán)保的光響應(yīng)液晶高分子材料。
文檔編號(hào)C09K19/38GK103087296SQ20131003410
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者俞燕蕾, 呂久安, 韋嘉, 劉玉云 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)