氢键构筑的甲壳型液晶高分子的设计合成和自组装

作     者：刘赟 杨世楚 沈志豪 范星河 周其凤 Yun Liu;Shi-chu Yang;Zhi-hao Shen;Xing-he Fan;Qi-feng Zhou

作者机构：北京分子科学国家研究中心、高分子化学与物理教育部重点实验室、北京大学软物质科学与工程中心、化学与分子工程学院北京100871 

出 版 物：《高分子学报》 (Acta Polymerica Sinica)

年 卷 期：2023年第54卷第10期

页      面：1555-1567页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070205[理学-凝聚态物理] 070305[理学-高分子化学与物理] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(基金号51921002 51725301)资助项目 

主　　题：甲壳型液晶高分子 氢键 超分子液晶 自组装 

摘      要：通过引入氢键的方法,以聚(4-乙烯基吡啶)(P4VP)为氢键受体、含羧基的小分子为氢键给体,构筑了一类新结构的超分子甲壳型液晶高分子(MJLCP).利用傅里叶红外光谱(FTIR)、广角X射线散射等表征手段证明了氢键的形成,并系统研究了小分子的化学结构对超分子型MJLCPs液晶相行为的影响.结果表明,由于结构中只含1个(8MP)和3个苯环(4TP、6TP)且烷基尾链较短的氢键给体小分子在与P4VP复合时的“甲壳效应较弱,P4VP(4TP)_(x)、P4VP(6TP)_(x)和P4VP(8MP)_(x)3类复合物在复合比例_(x)=1.0时仍处于无序状态.而尺寸更大的小分子氢键复合物P4VP(8TP)_(x)、P4VP(10TP)_(x)、P4VP(12MP)_(x)和P4VP(16MP)_(x)则随着复合比例的增加可以出现从无定形态向近晶(Sm)相结构的转变,并且随着烷基尾链长度和小分子刚性的增加,出现液晶相的最低复合比例逐渐减小.对于P4VP(12TP)_(x)这类氢键给体分子刚性较强且具有长烷基尾链的复合物,P4VP链在更高的复合比例下,为了容纳更多的小分子,还发生了从Sm相到六方柱状(Colh)相的结构转变.然而,氢键给体分子过大会阻碍氢键的形成,P4VP(8PP)_(x)在复合比例很低时出现了宏观相分离现象.氢键的引入大大简化了MJLCPs的构筑方法,通过对小分子化学结构和复合比例的控制可以实现对液晶相结构的灵活调控,为具有复杂结构的MJLCPs的分子设计提供了新的思路.