[发明专利]一种基于聚苯乙烯含胆甾醇基交替序列的侧链型液晶聚合物及其制备方法

说明书

一种基于聚苯乙烯含胆甾醇基交替序列的侧链型液晶聚合物及其制备方法，属于液晶功能化树脂合成与应用领域。本发明以胆甾醇为原料合成液晶单体，并将其引入到基于PS的交替序列可控的硅氢功能化聚合物中，得到侧链型液晶聚合物，其结构为：侧链型液晶聚合物的T_g为82℃，对比其主链的T_g(118℃)有36℃的降低，ΔT为79℃，具有较好的液晶性，在液晶形成区间，形成近晶相；液晶单体M的ΔT为92℃，在液晶形成区间，分别形成近晶相和胆甾相液晶典型的蓝相织构。本发明构筑的液晶功能化树脂，其交替序列结构可控。

技术领域

本发明属于液晶功能化树脂合成与应用领域，涉及一种交替序列结构可控的液晶聚合物及其制备方法，尤其涉及一种基于聚苯乙烯含胆甾醇基交替序列的侧链型液晶聚合物及其制备方法。

背景技术

聚苯乙烯(PS)树脂具有高强度、韧性好、较好的光学性能、易于加工成型等优势，是一种热塑型的工程塑料。苯乙烯资源丰富，需求旺盛，但是高值化利用问题非常突出，亟待解决。随着人们生活水平的提高，对高性能材料的需求也越来越高，功能化是实现苯乙烯树脂高性能化最为有效的途径。液晶高分子材料具有高模量、高性能、易加工等优势，为高性能树脂的开发提供了一条崭新的途径和方法。针对苯乙烯所面临的高性能化问题，从多功能化苯乙烯树脂和液晶功能团的分子结构设计制备出发，重点构建苯乙烯树脂液晶高性能化新合成方法，创制出高性能化苯乙烯树脂新产品，进而探究结构与性能构-效关系。

侧链型液晶聚合物(SCLCPs)结合液晶和高分子的优良特性，具有较好的分子结构设计性，从而得到了广发的开发。当前的研究集中在新应用的出现、新液晶相的发现以及新分子形态的设计，而新应用的发现和发展离不开分子形态的设计。PS具有独特的刚性结构和优异的光学特性，已被广泛用作SCLCPs的主链，它不仅可以提供良好的加工性和透明度，而且有利于液晶基元的稳定排列，能够显著改善显示材料的光电性能。分子内及分子间作用力是影响热致液晶高分子性能的关键，由于液晶功能化密度决定了分子作用力，其对液晶性能的影响已经被证实。接枝密度是定量化的概念，目前尚无法实现接枝反应的精确定位，而功能化的精准定位研究是目前结构与性能构-效关系研究的热点。

合成链中功能化聚合物的关键是实现聚合物链中功能性基团的明确“定性”、准确“定量”和精准“定位”，其中精确“定位”功能化为本质的结构与性能构-效关系构建提供了保证。活性阴离子聚合技术因其独特的聚合活性成为了聚合物分子结构精确控制的有效途径。硅氢加成反应条件简单可控，结合活性阴离子聚合为液晶高性能材料的“定位”研究提供了保证。苯乙烯衍生物具有较好聚合活性、官能团种类非常丰富，由于自身没有功能团反应位点，广泛作为共聚单体合成链中功能化聚合物。1,1-二苯基乙烯(DPE)具有反应条件简单、活性高以及功能化基团种类丰富的特点，此外，在活性阴离子聚合反应中，DPE只能共聚不能均聚，通过DPE与苯乙烯的活性阴离子共聚合可以精确调控功能化聚合物分子结构、序列分布，DPE衍生物成为了合成序列结构可控的功能化聚苯乙烯树脂的最佳共聚单体。

随着生命科学的发展，生物大分子序列排布的奥秘逐渐清晰，序列可控聚合物能够从本质上揭示聚合物结构与性能的关系，理解高分子链间与分子链内相互作用，进而制备新型精准可控功能性材料。序列结构可控的聚合物骨架能够实现液晶功能性基团精确地分布在高分子骨架中，一方面实现了液晶功能性基团的精确“定位”，另一方面能够实现液晶功能性基团的准确“定量”，当前交替序列结构可控的液晶高分子合成还未见报道。硅氢(SiH)官能化的DPE与苯乙烯能够通过活性阴离子共聚合合成链中SiH官能化交替序列结构可控的聚合物，采用高效的硅氢加成方法能够实现液晶功能性基团呈现交替序列分布在聚合物骨架中，从而首次合成交替序列结构可控液晶高分子。

胆甾醇具有良好的生物相容性，并在自然界中普遍存在，含胆甾醇基的液晶基元是最早被发现的液晶相。通常，含胆甾醇基苯甲酸酯类液晶核的液晶聚合物具有较好的液晶相和较宽的液晶形成温度范围(△T)，被广泛应用于液晶高分子的设计合成与性能开发。