[发明专利]一种近红外响应主链型液晶弹性体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有光热转换效应的近红外响应的交联剂和液晶高分子薄膜材料，特别涉及一种近红外响应的主链型液晶高分子构成的聚合物薄膜及其制备方法。

背景技术

刺激响应材料在光、电、热、磁场等外界刺激下能做出一定的响应，由于其独特的优势在传感器、药物传送等领域有着广泛的应用。由于光具有远程操控、可精确操作、绿色清洁等优点，光响应聚合材料受到了广大科研工作者的青睐。目前大多数光响应聚合材料都是紫外响应型的材料，该材料主要是通过偶氮苯的异构化实现的。由于可见/近红外光具有良好的生物相容性、较低的损害能力和较高的组织渗透能力，现在更多的研究热点转向了可见/近红外光，代替传统的紫外光。

传统的制备近红外响应的液晶高分子主要是通过物理掺杂，其制备方法大概分为两大类：(1)将无机/有机的上转换材料掺杂到含偶氮苯等液晶高分子中，通过上转换材料可以将长波长的红外光转换为低波长的紫外光，从而实现偶氮苯的顺反异构化；(2)将碳纳米管、金纳米粒子、金纳米棒等热导材料掺杂到液晶高分子中，热导材料利用光热转化效应将光能转化成热能，微观上诱导液晶高分子从液晶相转换成各向同性相，宏观上实现了材料形状的变化。但由于传统的物理掺杂具有掺杂材料在液晶高分子中分散性不好、掺杂材料的含量较低等不足，导致光热转化效率较低，进而影响液晶高分子材料的机械性能。

文献Angew.Chem.,Int.Ed.2013,52,9234报道了一种近红外响应的染料，采用物理掺杂的方法制备了近红外响应的复合型液晶高分子薄膜材料。缺点在于需要制备多层的复合薄膜和有限的掺杂量，其近红外响应染料最大的掺杂量为0.2wt％。

文献Chem.Commun.2015,51,12126报道了一种通过简单的物理掺杂制备的含有金纳米棒的复合型液晶高分子薄膜材料，其特征在于采用三步交联法和硫-烯点击化学合成了近红外响应的液晶复合材料。研究表明在较低的Au负载量(0.09wt％)，在近红外光源照射下该材料可以发生明显的收缩。缺点在于光热转换效率较低，所需的近红外光源照射时间较长，照射5-10min后该材料才会发生收缩。此外，金纳米棒属于无机纳米材料，该复合材料在有机相中的溶解性较差，因此很难制备出质地均匀的液晶弹性体复合薄膜。

文献Chem.Sci.2016,7,4400报道了一种近红外响应的克酮酸液晶染料，其特征在于利用物理掺杂将1.0wt％的有机染料复合在液晶高分子材料中，利用原位光聚合和传统的液晶盒取向的方法制备了具有单畴取向的液晶高分子薄膜。研究表明在808nm的近红外光源照射下，薄膜会产生可逆的收缩/扩张形变。其不足在于简单的物理掺杂不能制备出质地均匀的高分子材料，大大削弱了材料的机械性能。

现有的上转换材料或者导热材料与液晶高分子通过物理掺杂制备的光响应弹性体，该材料存在光热转换效率较低，机械性能普遍较差等不足。例如文献Angew.Chem.,Int.Ed.2013,52,9234报道了一种近红外响应的染料，采用物理掺杂的方法制备了近红外响应的复合型液晶高分子薄膜材料。缺点在于需要制备多层的复合薄膜和近红外响应染料的掺杂量较低，其最大的掺杂量为0.2wt％。文献Chem.Commun.2015,51,12126报道了一种通过简单的物理掺杂制备的含金纳米棒的复合型液晶高分子薄膜材料，其特征在于采用三步交联法和硫-烯点击化学合成了近红外响应的液晶复合材料。研究表明在较低的Au负载量(0.09wt％)，在近红外光源照射下该材料可以发生明显的收缩。缺点在于该复合材料的光热转换效率较低，所需的照射时间较长，近红外光源照射5-10min该材料才会发生收缩。此外，金纳米棒属于无机纳米材料，该复合材料在有机相中的溶解性较差，因此很难制备出质地均匀的液晶弹性体复合薄膜。文献Chem.Sci.2016,7,4400报道了一种近红外响应的克酮酸液晶染料，其特征在于利用物理掺杂将1.0wt％的有机染料复合在液晶高分子材料中，利用原位光聚合和传统的液晶盒取向的方法制备了具有单畴取向的液晶高分子薄膜。研究表明在808nm的近红外光源照射下，薄膜会产生可逆的收缩/扩张形变。其不足在于简单的物理掺杂不能制备出质地均匀的高分子薄膜材料，大大削弱了材料的机械性能。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种近红外响应主链型液晶弹性体及其制备方法，解决传统物理掺杂材料溶解性较差，机械性能较差，光热转换效率较低等不足，是一种代替简单的物理掺杂，通过化学交联制备出近红外响应的主链型液晶弹性体复合膜材料的方法。