[发明专利]一种含侧氟代苯咪唑类液晶聚合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于液晶材料领域，特别涉及一种含侧氟代苯咪唑类液晶聚合物及其制备方法。

背景技术

液晶是一种介于液态和结晶态之间的物质状态，能像晶体一样发生双折射、衍射、布拉格反射、旋光效应等；也能在外场作用下产生热光、电光或磁光效应，例如，液晶材料在低的电场强度下就会有电流变效应。离子型液晶聚合物是既具有液晶性质又带有离子基团的一类聚合物，是一类结合了液晶以及离子聚合物特点的新型功能材料。由于离子基团的存在，离子液晶聚合物在一些方面的表现要优于单纯液晶聚合物，近年来该类材料获得了人们的广泛关注。

液晶也是一类智能流体，其流变性能在外加电场作用下可以发生快速、可逆和明显的改变，其表观粘度、屈服应力等流变学特性的可逆突变效应即是电流变效应。传统液晶及其聚合物的电流变效应不够强，表现为剪切应力较低、电流变液强度不够理想等。为了提高液晶材料的电流变效应，可以采取提高液晶材料极性的办法。本发明用以提高液晶材料极性的方法是制备一类含有咪唑离子与侧氟代苯基团的液晶聚合物，这类物质未见任何文献报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种含侧氟代苯咪唑类液晶聚合物及其制备方法，该方法制备出含有咪唑阳离子与侧氟代苯基团的液晶聚合物，是由含有咪唑阳离子与含有侧氟代苯基团的制备的向列相液晶。

本发明的一种含侧氟代苯咪唑类液晶聚合物，所述液晶聚合物的咪唑阳离子与含有侧氟代苯基团均与G相连，形成咪唑阳离子与侧氟代苯基团的主链液晶分子结构，其结构通式为：

其中，a+b＝c，a＞0，b＞0；a、b、c的关系基于摩尔数计算；

X^-为Br^-、BF₄^-、CF₃COO^-、(CF₃SO₂)₂N^-、PF₆^-、SCN^-、CH₃SO₃^-、CF₃SO₃^-或NO₃^-中的一种；

m＝1、2、3、4、5、6、7或8；

R为-CH₃、-CH(CH₃)₂、-Si(CH₃)₃、-CH₂CH₃、-CH₂CH₂CH₃、-CH₂(CH₂)₂CH₃中的一种；

G为

n为聚合度，含侧氟代苯咪唑类液晶聚合物的数均分子量范围为0.5万～50万；

本发明的一种含侧氟代苯咪唑类液晶聚合物的制备方法，按以下步骤进行：

步骤1，制备含侧氟代苯二酰氯中间体A：

(1)制备含羧基化合物A′：

①将脂肪族二酰氯溶解在四氢呋喃中，得到脂肪族二酰氯的四氢呋喃溶液；将2-氟-4-羟基苯甲酸和三乙胺溶解在四氢呋喃中，得到2-氟-4-羟基苯甲酸和三乙胺的四氢呋喃溶液；

将脂肪族二酰氯的四氢呋喃溶液，滴加至2-氟-4-羟基苯甲酸和三乙胺的四氢呋喃溶液中，常温反应1～2h后，加热至60～66℃，回流反应16～72h，获得含羧基化合物A′的反应液；

其中，按摩尔比，脂肪族二酰氯∶2-氟-4-羟基苯甲酸∶三乙胺＝1∶(2～3)∶(1～6)；

②将含羧基化合物A′的反应液，常压蒸馏后，冷却至室温，加入水中，用稀盐酸调节pH值为3～4，有固体相析出，过滤，得到含羧基化合物A′的反应滤饼和含羧基化合物A′的滤液，其中，按体积比，水的量∶含羧基化合物A′的反应液＝(5～10)∶1；

③将含羧基化合物A′的反应滤饼用水洗涤后，将含羧基化合物A′的滤饼用乙醇重结晶，制得含羧基化合物A′；

(2)制备含侧氟代苯二酰氯中间体A：

向含羧基化合物A′中，滴加氯化亚砜，常温反应1～2h，加热到55～65℃，搅拌反应9～18h，减压蒸馏，制得含侧氟代苯二酰氯中间体A；其中，按质量比，氯化亚砜∶含羧基化合物A′＝(1～20)∶1；