摘要: 侧链液晶高分子(SCLCPs)兼具液晶及高分子的特性，具有广泛的应用前景。当前的研究主要集中在新分子的设计，新液晶相的发现以及新应用的探索。然而，快速响应和使用温度（室温玻璃化转变温度Tg和较宽的液晶温度范围ΔT）可调一直是SCLCPs材料亟待解决... 展开 侧链液晶高分子(SCLCPs)兼具液晶及高分子的特性，具有广泛的应用前景。当前的研究主要集中在新分子的设计，新液晶相的发现以及新应用的探索。然而，快速响应和使用温度（室温玻璃化转变温度Tg和较宽的液晶温度范围ΔT）可调一直是SCLCPs材料亟待解决的难题。通过改变主链的结构以及选择合适的间隔基是解决上述问题最简单直接的方法。液晶高分子材料所展现的优异性能与分子结构密不可分。通过可控的分子设计实现对性能的精准调控，合成具有高度可控结构的SCLCPs成为了具有挑战性又至关重要的任务。 本文针对以上问题，由分子设计出发，基于聚苯乙烯(PS)与聚丁二烯(PB)刚柔主链结构的设计，有效的结合活性阴离子聚合和硅氢加成的方法，成功合成了具有相同胆甾醇基的液晶基元(Chol-)，而主链柔顺性和间隔基不同的SCLCPs，通过合理设计主链结构与接枝率协同作用，实现精准可控的分子合成与性能精细调控研究: (1)基于柔顺的主链，成功合成了分子量可控窄分布的线形梳状和星形梳状的聚丁二烯主链的侧链液晶高分子(L/S-PB-SCLCPs)，其中包含不同PB主链微观结构的高1，2-结构聚丁二烯主链的侧链液晶高分子(hvPB-SCLCPs)和高1，4-结构的聚丁二烯主链的侧链液晶高分子(lvPB-SCLCPs)，分别具有约70％和40％的接枝率，在拓扑结构与接枝率的协同调控下，系统地研究了结构与性能的构效关系。结果表明:hvPB-SCLCPs和lvPB-SCLCPs呈现了本质一致的室温（Tg=12-41℃）双分子层SmA相，并且均具有较宽的ΔT(85-197℃)。然而，对比hvPB-SCLCPs和lvPB-SCLCPs，由于主链微观结构的差异，接枝率不同，分子有序性和ΔT呈现了不同的拓扑效应，对于lvPB-SCLCPs，线形梳状结构具有较宽的ΔT和较高的分子有序性，相比之下，对于hvPB-SCLCPs，星形梳状结构具有较宽的ΔT和较高的分子有序性，并且，在POM中，L-hvPB-SCLCPs的大分子聚集态为梳形，而S-hvPB-SCLCPs的聚集态为球形，构建了拓扑结构与接枝率协同调控的液晶大分子侧链排布模型。 (2)基于刚性的主链，成功合成了分子量可控窄分布的线形梳状和星形梳状的聚苯乙烯主链的侧链液晶高分子(L/S-PS-SCLCPs)，其中包含SiH和Vinyl官能化PS主链的PVPDMS-SCLCPs和PVSt-SCLCPs，特定的引入[Si-C]和[Si-O-Si]作为间隔基，均可以实现约为90％、70％和40％的接枝率，系统地研究了[Si-C]和[Si-O-Si]的差异。结果表明:PVPDMS-SCLCPs和PVSt-SCLCPs呈现了本质一致的SmA相，而PVSt-SCLCPs具有较低的Tg(22-46℃)和较大的层间距d-spacing(40.1-52.4(A))，当接枝率大于90％时，PVPDMS-SCLCPs(122-158℃)和PVSt-SCLCPs(130-151℃)的ΔT接近相等，随着接枝率降低，ΔT均减小，然而，PVPDMS-SCLCPs的ΔT先减小后基本保持不变，如[144-120-115℃]，相比之下，PVSt-SCLCPs的ΔT显著减小，如[148-94-51℃]，[Si-C]作为间隔基在一定程度下能够较好的稳定液晶相，而[Si-O-Si]作为间隔基具有较好的ΔT调控作用。这种现象在POM中也得到了证实，随着接枝率的降低，[Si-O-Si]作为间隔基具有较好的“去耦”作用，呈现了较好的偏光性能。此外，系统地对比了主链的刚柔性对液晶微观结构和性能的影响。结果表明:柔性主链的PB-SCLCPs具有较好的液晶性能，但是当接枝率人于90％时，PS-SCLCPs也具有较宽的ΔT和较好的偏光性能。 (3)基于刚柔嵌段共聚物主链，成功合成了分子量可控窄分布的线形梳状和星形梳状的丁苯刚柔嵌段共聚物主链的侧链液晶高分子(L/S-[PVSt-co-lvPB]-SCLCPs)，其中PVSt和lvPB接枝了相同的液晶基元，具有约为60％和40％的总接枝率，PVSt的接枝率约为100％和70％或40％，实现了双液晶功能化的液晶嵌段共聚物的合成，系统地研究了结构与性能的构效关系，结果表明:拓扑结构对微观结构和性能影响不显著，然而，随着总接枝率的升高，Tg和ΔT增大，偏光性能变好，并且通过调节主链嵌段比例，PVSt-SCLCPs和lvPB-SCLCPs液晶嵌段性能互补。此外，研究了嵌段共聚物的微观相分离，结果表明:在AFM中，PVSt-co-lvPB呈现了微观相分离特征的海岛形态，而当总接枝率约为60％时，[PVSt-co-lvPB]-SCLCPs不具有微观相分离，主链结构对微观相分离影响不显著，当总接枝率降低，PVSt的接枝率为40％时，[PVSt-co-lvPB]-SCLCPs具有一定程度的微观相分离。 收起