侧链型手性偶氮液晶聚合物的合成及其光响应

论文摘要

本论文在第一章介绍了手性液晶聚合物的概念，偶氮聚合物的结构特征、性能及其应用。讨论了偶氮聚合物的结构与其光活性之间的关系，以及基于此关系进行的手性偶氮液晶聚合物分子设计及合成。详细阐述了手性偶氮液晶聚合物的国内外研究进展。手性偶氮液晶聚合物是指分子结构中含有手性碳原子（C*）和偶氮苯基团的聚合物，此类材料不仅具有液晶性，而且还具有许多特异的光学性能，在光学器件及显示领域中具有很大的应用前景。因此，手性偶氮液晶聚合物的合成及其光响应一直受到国内外学者的广泛关注。 第二章设计并合成了四个间隔基长度不同的手性偶氮聚合物（PMxAP（x=0，2，6，11））。CD测试结果表明：所合成的单体均有CD吸收，经自由基聚合后，只有侧链上含长间隔基的PM6AP和PM11AP膜具有CD吸收，而侧链上含短间隔基的PMOAP和PM2AP膜没有CD吸收。说明间隔基的长度对聚合物手性具有很大的影响。442 nm线偏光照射可以使PMxAP（x=6，11）膜的手性放大，说明442 nm线偏光照射可以使聚合物分子比未照射的聚合物分子产生更规整的螺旋结构。CD测试结果表明PM6AP分子在442 nm线偏光作用下的手性放大值是PMxAP（x=0，2，6，11）系列中最大的。说明间隔基为六个亚甲基的偶氮聚合物在手性传递及光致手性放大方面效果最优。 第三章设计并合成了一系列手性单元含量不同的偶氮共聚物（Poly[MOP-co-M6ACN]（17，36，54，78 mol％））。结合CD与UV-vis研究了手性单元含量对共聚物手性传递及其光致手性放大的影响。结果发现：只有手性单元含量低于78mol％的共聚物（Poly[MOP-co-M6ACN]（17，36，54 mol％））膜具有CD吸收。说明只有手性单元含量低于78 mol％的共聚物分子在其手性碳原子的诱导下产生了螺旋结构。共聚物膜的CD吸收值随手性单元含量的增加呈非线性减少，说明手性单元含量对共聚物的手性传递及其螺旋结构的形成具有很大的影响。经过442nm线偏光照射后，所有共聚物膜的CD吸收值较未照射共聚物膜的CD吸收值发生了放大。照射后共聚物膜的CD吸收值的增加程度随手性单元含量的增加呈线性减少关系。得出：共聚物分子中的手性传递及螺旋结构的形成是由偶氮苯基团间的相互作用导致的。相对于手性偶氮液晶共聚物膜，偶氮苯基团取向程度相

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 综述
• 1.1 光开关及用于光开关的偶氮液晶聚合物
• 1.1.1 偶氮苯基团及其异构化
• 1.1.2 偶氮苯基团与液晶材料
• 1.1.3 偶氮苯基团的光致相转变及其光致取向
• 1.2 手性偶氮液晶聚合物
• 1.2.1 手性液晶聚合物的旋光性
• 1.2.1.1 旋光性概念
• 1.2.1.2 旋光性螺旋理论
• 1.2.1.3 旋光度的测定及其表示方法
• 1.2.1.4 手性液晶的旋光性
• 1.2.2 手性液晶聚合物的圆二色性（Cicular Dichroism，简称CD）
• 1.2.2.1 圆二色性（CD）原理
• 1.2.2.2 康顿效应
• 1.2.3 手性偶氮聚合物
• 1.3 手性偶氮聚合物的研究历史及现状
• 1.4 本论文的主要研究内容
• 参考文献
• 第二章 间隔基长度对侧链型手性偶氮液晶聚合物的手性传递及其光致手性放大的影响
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂
• 2.2.2 单体的合成
• 2.2.3 单体的聚合
• 2.2.4 聚合物的表征
• 2.2.5 聚合物膜的制备
• 2.2.6 样品表征及其仪器
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 热学性能
• 2.3.2 聚合物紫外可见吸收
• 2.3.3 单体及聚合物的手性表征
• 2.3.4 手性偶氮聚合物的光致手性放大
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 手性单元含量对侧链型手性偶氮液晶共聚物的手性传递及其光致手性放大的影响
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂
• 3.2.2 单体的合成
• 3.2.3 单体聚合
• 3.2.4 聚合物的表征
• 3.2.5 聚合物膜的制备
• 3.2.6 样品表征及其仪器
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 共聚物结构式的表征
• 3.3.2 热学性能
• 3.3.3 聚合物膜的UV-vis吸收
• 3.3.4 手性单元含量对聚合物分子中手性传递的影响
• 3.3.5 手性偶氮共聚物的光致手性放大
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 手性圆偏光诱导非手性侧链型偶氮液晶聚合物手性螺旋结构的形成
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂
• 4.2.2 聚合物的制备及其表征
• 4.2.3 聚合物膜的制备
• 4.2.4 样品表征及其仪器
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 聚合物的相转变及热学性能
• 4.3.2 聚合物膜的UV-vis吸收
• 4.3.3 手性圆偏光诱导PM6AC和PM6AN膜产生螺旋结构及其螺旋结构的翻转
• 4.3.4 光致偶氮基团取向及手性圆偏光诱导偶氮液晶聚合物产生手性
• 4.3.5 左右旋圆偏光诱导偶氮液晶聚合物的螺旋结构在左右旋间互变
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 手性圆偏光诱导非手性双偶氮液晶聚合物螺旋结构的形成
• 5.1 前言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 试剂
• 5.2.2 单偶氮单体（M2AN和M6AN）与双偶氮单体（M2BAN）的合成
• 5.2.3 聚合
• 5.2.4 聚合物膜的制备
• 5.2.5 样品表征及其仪器
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 聚合物的液晶性
• 5.3.2 聚合物膜的UV-vis吸收
• 5.3.3 手性圆偏光诱导PM6AC、PM6AN膜产生螺旋结构及控制其螺旋结构在左、右螺旋结构间进行互变
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 第六章 总结论
• 攻读博士期间发表的论文目录
• 致谢