[发明专利]一种含苯并噁唑液晶基元的侧链型液晶离聚物及其制备方法

说明书

本发明属于材料技术领域，公开了一种含苯并噁唑液晶基元的侧链型液晶离聚物及其制备方法。该液晶离聚物的结构式为式中0.2/1≤x/y≤1.2/1，其中聚环氧氯丙烷为主链，比例可调节的苯并噁唑液晶基元为侧链液晶基元，季铵基团为离子官能团；本发明的制备方法包括亲核取代、季铵化等反应步骤。本发明的液晶离聚物克服酯类液晶离聚物酸碱条件不稳定的缺陷，结构稳定性好，具有热致互变液晶相行为、良好的离子传导能力，制备方法操作简单，可用于生产燃料电池的聚合物电解质膜。

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及一种液晶离聚物及其制备方法，具体地说是一种含苯并噁唑液晶基元的侧链型液晶离聚物及其制备方法。

背景技术

液晶离聚物是在液晶聚合物和离子聚合物的基础上发展起来的，包括主链型和侧链型液晶离聚物等，同时具有液晶聚合物的有序性和离子聚合物的离子传导性，被广泛应用于聚合物助剂、高强纤维、涂料、膜材料等方面。

合成液晶离聚物结构难度较大，既要确保液晶基元的引入，又要保证离子基团的构建。现有的主链型液晶离聚物虽然可以得到稳定的液晶相行为，但其共聚程度困难，很难得到高分子量的离聚物；现有的侧链型液晶离聚物，其液晶基元以胆甾醇和芳香族酯类结构为主，如张宝研课题组制备的和侧链胆甾醇型液晶这些液晶离聚物结构中，液晶基元通过酯基链接后作为侧链被引入聚合物主链结构中。然而，酯基化学结构在一定湿度和酸/碱条件下容易水解断键，这一问题严重影响了基于酯基链接的侧链型液晶离聚物的稳定性及其应用开发。

因此，合成一种制备过程相对简单、高效，尤其液晶基元不通过易水解的酯基链接的、结构稳定性好、液晶性能好的侧链型液晶离聚物在液晶材料技术领域具有极其重要的意义。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种含苯并噁唑液晶基元的侧链型液晶离聚物，通过亲核取代反应将液晶单体与主链相连，本发明避免了传统酯键连接易水解的缺陷，在一定湿度和酸/碱环境下稳定性好，不易水解，同时该液晶离聚物具有二维有序的近晶相焦锥织构，有利于氯离子的传导；

本发明的另一目的是提供上述含苯并噁唑液晶基元的侧链型液晶离聚物的制备方法。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案如下：

一种含苯并噁唑液晶基元的侧链型液晶离聚物，其结构式如下：

式中0.2/1≤x/y≤1.2/1。

本发明还提供了上述含苯并噁唑液晶基元的侧链型液晶离聚物的制备方法，包括以下步骤：

S1：制备苯并噁唑液晶基元

将对羟基苯甲醛、1,6-二溴己烷、无水碳酸钾与N,N-二甲基甲酰胺反应，分离纯化后得中间产物A；

将中间产物A、2-氨基-4-氯苯酚与二氯甲烷反应，重结晶得中间产物B；

将中间产物B与二氯二氰基苯醌反应，分离纯化重结晶得中间产物C；

将中间产物C、硫脲与无水乙醇、氢氧化钠反应得到苯并噁唑液晶基元，结构式如下：

S2：制备含苯并噁唑液晶基元的侧链型液晶聚合物

将步骤S1制得的苯并噁唑液晶基元与1,4-二氧六环、聚环氧氯丙烷反应后，在无水乙醇中沉降得到含苯并噁唑液晶基元的侧链型液晶聚合物，结构式如下：

式中0.2/1≤x/y≤1.2/1。

S3：制备含苯并噁唑液晶基元的侧链型液晶离聚物