畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告48190

1、我的學(xué)校本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告題 目：含氰基三聯(lián)苯側(cè)鏈型液晶共軛聚合物單體的合成 學(xué) 院： 材料科學(xué)與工程 系 高分子材料與工程 專 業(yè)： 高分子材料與工程 班 級(jí)： 高分子111 學(xué) 號(hào)： 123456478987 姓 名： * 指導(dǎo)教師： 諶烈 填表日期： 08 年 03 月 06 日一、 選題的依據(jù)及意義自1978年FinkeMann的去偶效應(yīng)概念提出以來(lái),側(cè)鏈型液晶聚合物受到廣泛的重視，發(fā)展十分迅速1。兼有液晶聚合物和共軛聚合物的雙重特性的液晶共扼聚合物則是近幾年發(fā)展起來(lái)的一類新型的功能高分子2。共軛聚合物的剛性主鏈能作為介晶單元使其具有液晶性。另外，側(cè)鏈上帶有介晶單元的共軛聚

2、合物也能顯示出液晶性。這類具有液晶性的聚合物，在液晶態(tài)下極易通過(guò)拉伸、電場(chǎng)或磁場(chǎng)下獲得鏈的取向。許多與電子離域有關(guān)的物理性能(導(dǎo)電性、三階是非線性光學(xué)性和電致變色性等)都會(huì)由于鏈在液晶態(tài)下的取向而增強(qiáng)。因此除了用于制造液晶顯示屏外，還可用于制備具有偏振發(fā)光性和發(fā)光視角可控的新型發(fā)光器件。又由于其具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，可使之在室溫下保存一定工作條件下記錄的信息3，因此其在信息顯示和存儲(chǔ)方面的應(yīng)用前景和實(shí)用價(jià)值十分可觀，已經(jīng)引起了科學(xué)界和工業(yè)界的極大興趣。本課題提出了一種新型側(cè)鏈型液晶共軛聚合物。該聚合物以可導(dǎo)電的聚乙炔為主鏈，可發(fā)色的三聯(lián)笨作為液晶基元。本文主要探討該聚合物單體的合成，即含氰

3、基三聯(lián)苯類側(cè)鏈型液晶共軛聚合物的單體的合成。二、 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)高分子液晶的研究現(xiàn)狀早在1888年奧地利植物學(xué)家F.Reinitzer就發(fā)現(xiàn)了液晶，但直到1941年Kargin提出液晶態(tài)是聚合物體系的一種普遍存在狀態(tài)后，人們才開(kāi)始對(duì)高分子液晶進(jìn)行研究。1966年，Dupont公司首次使用各向異性的向列態(tài)聚合物溶液制備出了高強(qiáng)度、高模量的商品纖維Fiber B，使高分子液晶研究走出了實(shí)驗(yàn)室。20世紀(jì)70年代，Dupont公司的Kevlar纖維的問(wèn)世和商品化開(kāi)創(chuàng)了高分子液晶的新紀(jì)元。接著，美國(guó)人Economy和前蘇聯(lián)的Plate和Shibaev分別合成了熱熔型主鏈聚酯液晶和側(cè)鏈型液晶聚合

4、物。20世紀(jì)80年代后期，德國(guó)的Rings-dorf合成了盤(pán)狀主側(cè)鏈型液晶聚合物4。1987年周其鳳、黎惠民、馮新德三人在Macromolecules的第20卷第1期第233234頁(yè)發(fā)表了一篇簡(jiǎn)短的通訊文章提出了Mesogen - Jacketed Liquid Crystal Polymer (MJLCP)的概念，1990年Hardouin等人首次用中子衍射實(shí)驗(yàn)證明了這類側(cè)鏈液晶聚合物“甲殼”模型的正確性5。該類“甲殼型”聚合物作為一類新型液晶高分子受到了國(guó)際學(xué)術(shù)屆的廣泛關(guān)注。在這類新型的側(cè)鏈液晶聚合物中，液晶基元通過(guò)很短的間隔基或直接掛在聚合物主鏈上，主鏈大都是柔性的聚乙烯結(jié)構(gòu)或聚硅氧烷結(jié)

5、構(gòu)，側(cè)鏈液晶單元是三聯(lián)苯，-COO-或-CONH-的衍生物。到目前為止，高分子液晶的研究己成為高分子學(xué)科發(fā)展的一個(gè)重要方向。目前，液晶高分子主要有三種基本類型,即液晶基元位于主鏈的主鏈型、以液晶基元為側(cè)鏈基本成分的側(cè)鏈型和具有明顯分子鏈剛性及很高液晶相熱穩(wěn)定性的甲殼型。側(cè)鏈型液晶共軛聚合物的研究現(xiàn)狀側(cè)鏈型高分子液晶是指介晶基元處于聚合物側(cè)鏈上的一類高分子液晶，其液晶的性質(zhì)在較大程度上取決于介晶基元。而受聚合物主鏈性質(zhì)的影響較小，由于它的介晶基元多是通過(guò)柔性鏈與聚合物主鏈相接。其平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)度的限度變?yōu)榭煽氐?，因此達(dá)到與相應(yīng)小分子液晶具有同樣液晶行為是側(cè)鏈型高分子液晶研究的目標(biāo)之一。目前,含有側(cè)鏈

6、液晶基元的聚合物研究主要是集中在聚丙烯酸酯和聚硅氧烷主鏈結(jié)構(gòu)上。鄒友思6等人將西佛堿和聯(lián)苯結(jié)合成新的液晶基元，直接懸掛于甲基丙烯酸酯主鏈上，利用基團(tuán)轉(zhuǎn)移，得到一種新型無(wú)柔性間隔的側(cè)鏈型共軛聚合物。張寶硯，胡建設(shè)，姚丹姝7等做過(guò)側(cè)鏈膽甾液晶聚合物及彈性體的液晶的性能研究。張開(kāi)仕8曾做過(guò)含氰基聯(lián)苯液晶基元側(cè)鏈的聚酰胺的合成與表征。共軛聚合物以其導(dǎo)電性及光學(xué)性能日益受到各方面的關(guān)注，但由于其一般的不溶于普通溶劑且難以熔融，很難加工成型和控制其微觀結(jié)構(gòu)，而限制了它的開(kāi)發(fā)和推廣使用。目前作為改善其加工性的方法主要有:1. 與易加工聚合物復(fù)合。2. 經(jīng)可溶性共軛聚合物的前驅(qū)體的熱解得到預(yù)期結(jié)構(gòu)。3. 在剛

7、性鏈上引入柔性側(cè)基形成本身易溶于普通溶劑和易熔融的共軛聚合物。Bao等用Heck偶聯(lián)反應(yīng)合成了具有熱致型液晶性的烷氧基取代PPV。Ruiz等用FeCl3為氧化劑合成了一系列具有對(duì)稱和不對(duì)稱取代的PBTP。Mihara 等9通過(guò)含帶有手性單體和柔性間隔基團(tuán)的內(nèi)消旋單體的自由基共聚合原理合成出由內(nèi)消旋單體和非內(nèi)消旋單體組成的甲基丙烯酸酯類側(cè)鏈液晶高聚物。液晶共軛聚合物的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)及開(kāi)發(fā)前景高分子液晶是當(dāng)前高分子科學(xué)中頗有吸引力的一個(gè)研究領(lǐng)域。而液晶性共軛聚合物的發(fā)現(xiàn)為高性能導(dǎo)電聚合物開(kāi)發(fā)和應(yīng)用注入了新的活力。近十幾年來(lái)，有關(guān)的研究報(bào)道日益增多。從報(bào)道的文獻(xiàn)看研究熱點(diǎn)將主要集中在以下幾個(gè)方面:(一

8、) 對(duì)液晶性共軛聚合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)與性能的深入研究。(二) 從單體合成出發(fā)研究設(shè)計(jì)新型的液晶共軛聚合物。(三) 研究外力場(chǎng)對(duì)分子鏈取向性的影響，改善加工條件以制備出具有良好機(jī)械性能的高導(dǎo)電性、非線性光學(xué)性的新型材料。(四) 將液晶性導(dǎo)電聚合物與熱塑性聚合物的適當(dāng)條件下進(jìn)行共混形成原位復(fù)合材料。10總之，我們有理由相信，液晶性共軛聚合物以其特殊的性能將會(huì)成為今后研究的熱點(diǎn)。這類聚合物的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用對(duì)于發(fā)展和完善導(dǎo)電性及液晶性理論具有深遠(yuǎn)的意義。同時(shí)在高性能結(jié)構(gòu)材料、信息存儲(chǔ)與傳遞材料、功能膜及非線性光學(xué)材料等方面的開(kāi)發(fā)中必將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用11。三、 本課題研究?jī)?nèi)容本課題將合成一種新型的側(cè)鏈型含氰

9、基三聯(lián)笨共軛液晶聚合物單體。其成品分子結(jié)構(gòu)式如下：共軛的聚炔烴主鏈具有導(dǎo)電性及光學(xué)性能, 可是其不易溶于普通溶劑和難以熔融，致使加工困難。因此引入柔性間隔側(cè)鏈以形成易溶于普通溶劑和易熔融的側(cè)鏈型共軛聚合物12。而三聯(lián)苯既是一種液晶基元的核，又是一種發(fā)色團(tuán)。將三聯(lián)苯作為聚乙炔的側(cè)鏈，則可以獲得新型側(cè)鏈液晶聚炔，當(dāng)受到紫外光的激發(fā)，三聯(lián)苯的能量可以轉(zhuǎn)移到聚炔的主鏈，這樣可以進(jìn)一步提高量子效率。由于氰基具有較強(qiáng)極性，所以能提高該類聚合物的耐非極性油及耐磨性。四、 本課題研究方案 考慮過(guò)實(shí)驗(yàn)原料成本，反應(yīng)的可行性及反應(yīng)時(shí)間，合成路線如下(Scheme 1)：圖示1Scheme 1五、 工作進(jìn)度由于本課

10、題的主要內(nèi)容為設(shè)計(jì)合成出一種新型的液晶共軛聚合物單體，所以試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)及單體的合成實(shí)驗(yàn)將占據(jù)論文完成過(guò)程的大部分時(shí)間。具體時(shí)間安排暫定如下表：工作進(jìn)度表序號(hào)各階段工作內(nèi)容起止日期備注1閱讀文獻(xiàn) 2月25日3月23日至少兩篇外文資料2開(kāi)題報(bào)告3 月24日4月6日3單體的合成 4月7 日 至4月 20 日4單體的合成4月21日 至 5月4 日5 單體的性能表征5月5 日 至 5月18日6畢業(yè)答辯的準(zhǔn)備5月19日 至6月13日六、參考文獻(xiàn)1 晏華, 李伯耿, 潘祖仁. 側(cè)鏈液晶高分子研究的新進(jìn)展J. 中國(guó)塑料, 1997, 5: 13182 王國(guó)杰, 李敏, 陳欣方. 發(fā)光性液晶共軛聚合物的研究進(jìn)

11、展J. 化學(xué)通報(bào), 2001, 4: 2122163 張文, 李篤信, 王瑜霞. 液晶性共軛聚合物的研究進(jìn)展J. 化工新材料, 1997, 6: 8124 郭玉果, 張亞利, 趙文元等. 高分子液晶材料的研究現(xiàn)狀及開(kāi)發(fā)前景J. 青島大學(xué)學(xué)報(bào), 2000, 9: 24285 周其鳳. 剛性鏈側(cè)鏈型液晶高分子(甲殼型液晶高分子)研究進(jìn)展J. 高分子通報(bào), 1999, 9: 54616 鄒友思, 姚青青, 戴李宗等. 一種新的側(cè)鏈型液晶高分子的合成與表征J. 高分子材料科學(xué)與工程, 1996, 12(4): 3647 張寶硯, 胡建設(shè), 姚丹姝等. 側(cè)鏈膽甾液晶聚合物及彈性體的液晶性能研究J. 高分子學(xué)報(bào), 2003, 12: 7998028 張開(kāi)仕. 含氰基聯(lián)苯液晶基元側(cè)鏈的聚酰胺的合成與表征J. 應(yīng)用化工, 2005, 9: 5425449 Mihara T ,Nonura K, Funaki K. Thermal properties of sidechain type liquid crystalline copolymer composed of a mesogenic monomer and non-mesogenic chiral monomer