氫鍵組裝PVA側(cè)鏈液晶高分子材料的合成

＊李攀峰

（新疆工程學院 化學與環(huán)境工程系 新疆 830091）

氫鍵組裝PVA側(cè)鏈液晶高分子材料的合成

＊李攀峰

（新疆工程學院 化學與環(huán)境工程系 新疆 830091）

本文在對氫鍵組裝PVA側(cè)鏈液晶高分子材料的合成分析研究過程中，以異煙酸及硝基苯酚作為基礎材料，構建液晶基元異煙酸，進而對PVA電子受體進行分析研究。異煙酸與硝基苯酚應用有相同的氮原子，借助氫鍵對PVA側(cè)鏈液晶高分子材料特征進行了解。在對PVA側(cè)鏈液晶高分子材料特征分析研究過程中，借助介晶基元異煙酸氫鍵組裝方式，在熱臺偏光顯微鏡度對PVA側(cè)鏈液晶高分子材料進行液晶行為分析。在分析研究之后認為，異煙酸在合成之后，氫鍵組裝PVA側(cè)鏈液晶高分子及硝基苯酚脂都呈現(xiàn)出液晶性能。

氫鍵組裝；PVA；側(cè)鏈液晶高分子；組裝；合成；材料

前言

液晶處于有序態(tài)，界于固體及液體之間，具有液體流動性能情況下，同時也具有固體各項異性特征。按照液晶基元所存在的位置存在顯著差別，液晶高分子主要可以分為兩種類別，分別為側(cè)鏈型液晶及主鏈型液晶。其中側(cè)鏈液晶高分子不僅僅具有高分子加工性能，同時也具有小分子液晶敏感性，應用范圍十分廣泛，例如光學信息、顯示材料、信息儲存等。研究人員在對液晶高分子分析研究中，液晶研究已經(jīng)成為主要研究領域。

1.Slcp

Slcp在實際應用過程中，主要是在高分子主鏈上面，借助共價鏈及液晶基元，雖然具有良好應用效果，但是還存在一定問題，主要體現(xiàn)在以下幾方面：(1)slcp內(nèi)主鏈與液晶基元在相互過程中，二者之間相互干擾，并且相互纏繞；(2)部分特殊slcp所具有的聚合難度較高；(3)slcp要是充當功能材料，液晶對于外部響應較為落后。

為了能夠有效解決slcp在實際應用過程中存在的問題，研究人員開始逐漸從液晶氫鍵組裝作為切入點，對分子進行識別及組裝，高分子鏈與分子間氫鍵相結合，構建高分子slcp。氫鍵在設計上面十分靈活，具有良好穩(wěn)定性，方向十分明確，氫鍵在組裝之后，slcp具有液晶性能，所以slcp結構十分創(chuàng)新，同時對液晶性能進行深入分析研究，是研究人員重點研究內(nèi)容。

筆者在分析研究中，以分子設計作為實驗原理，首先對氫鍵組裝小分子液晶基元異煙酸進行設計合成，以pva作為硝基苯酚酯主鏈，在pva分子作用之下，羧基醛結構受到電子能力作用，硝基苯酚酯與異煙酸之間形成共用氫鍵，也就是說形成氫鍵組裝slcp。液晶基元異煙酸特征研究中，了解液晶性能，通過熱臺偏光顯微鏡進行觀察。

2.實驗部分

(1)試劑及儀器

本次實驗所應用到的試劑全部為分析純，所應用的試劑主要有五個，分別為異煙酸、硝基苯酚、氯化亞砜、無水乙醇、聚乙烯醇。這些分析純在實驗過程中，并不需要進行任何處理，直接可以在實驗內(nèi)進行應用。

本次儀器主要應用四個儀器，分別為核磁共振儀、紅外光譜儀、熱分析儀、正交偏光顯微鏡。實驗內(nèi)所應用的核磁共振儀型號為inlva-400mhz，由美國瓦里安公司所生產(chǎn)，應用氯化碳作為溶劑；紅外光譜儀型號為ftir-8700，由日本島津公司所生產(chǎn)，在對液晶小分子性能分析中，主要通過對壓片法進行研究，在對液晶高分子分析中，主要通過薄膜法進行分析研究；熱分析儀型號為dsc-7，由美國elmer公司所生產(chǎn)，在對氮氣氛進行分析研究過程中，實驗溫度需要控制在20℃，逐漸上升到180℃，實驗溫度在上升到180℃之后，溫度保持5min固定不變，然后在經(jīng)過自然冷卻將實驗溫度降到室溫。在冷卻過程中，溫度在以每分鐘10℃速度進行下降，將溫度冷卻到160℃，進而對升溫曲線進行記錄；正交偏光顯微鏡由上海光學儀器廠生產(chǎn)，可以對液晶分子運動特征進行了解。

(2)氫鍵組裝slcp合成

①硝基苯酚合成

硝基苯酚在合成過程中，需要應用到250mL燒瓶，在燒瓶內(nèi)添加9．84g異煙酸，同時還需要添加76g氯化亞礬，二者在充分混合之后，添加一定數(shù)量二甲基甲酰胺，充分攪拌之后進行回流反應，回流反應時間為8天?；亓鞣磻幚碇?，需要對溶液進行減壓蒸去，將溶液內(nèi)氯化亞砜進行去除，在緩慢添加四氫呋喃。硝基苯酚在室溫條件之下，緩慢將硝基苯酚與四氫呋喃溶液進行溶解，然后轉(zhuǎn)移到反應瓶內(nèi)。反應在室溫狀態(tài)下反應2小時之后，在40℃溫度之下反應2小時。四氫呋喃在減壓蒸去之后，再向燒瓶內(nèi)添加蒸餾水，燒瓶底部會得到棕色沉淀，通過甲醇進行結晶，反應得到淡棕色粉狀固體，也就是產(chǎn)生了硝基酚酯。

②氫鍵組裝slcp合成

Pva與異煙酸在進行等量稱取中，物質(zhì)容量存在顯著差別。Pva與蒸餾水相溶解，硝基酚酯與四氫呋喃相溶解，在充分攪拌之下，物質(zhì)可以充分溶解到溶液內(nèi)，在真空狀態(tài)下進行干燥處理，有效對溶劑進行去除，這樣也就得到氫鍵組裝側(cè)鏈液晶高分子。

3.結果與討論

(1)液晶基元結構

①液晶基元紅外光譜分析

實驗對液晶基元紅外光譜分析之后，具體結果如圖1所示。由圖1可知，羧基在1743cm位置下吸收數(shù)值最高，酯基在吸收峰內(nèi)一共具有兩個特征，碳氫單鍵特征顯著提升。按照圖1特征變化說明，硝基苯酚在生產(chǎn)酯基之后，一共出現(xiàn)兩個吸收端峰，這兩個特征峰全部為硝基特征，這也就表明硝基苯酚與異煙酸在融合之后，二者之間會發(fā)生酯化反應。在芳環(huán)吸收峰一共出現(xiàn)三個液晶峰，進而產(chǎn)生液晶化合物。

圖1 液晶基元分析結構示意圖

②液晶基元分析圖譜分析

液晶基元化合物經(jīng)純化處理之后，需要在核磁振動儀上面對化合物進行核磁共振，具體研究結果如圖2所示。由圖2可知，吸收峰及溶劑去除之后，在液晶基元分析圖譜上面一共出現(xiàn)了4個吸收峰，這4個吸收峰全部為雙峰，平均數(shù)值全部超過7．4，能夠充分體現(xiàn)出芳環(huán)氫所具有的化學特征。苯環(huán)硝基在羧基電子效應作用之下，苯環(huán)性能遠遠超過吡啶環(huán)，因此吡啶環(huán)上面的平均數(shù)值遠遠超過苯環(huán)，同時與氮原子電子吸收能力十分接近。在對峰面積計算方式，液晶基元分析圖譜所產(chǎn)生的四個吸收峰內(nèi)，全部都包含氫原子。

按照液晶基元光譜變化示意圖能夠發(fā)現(xiàn)，液晶基元峰面積和化學位移之間計算結果表明，液晶基元和預期分子結構完全相同。按照液晶基元吸收峰值，液晶化合物基元結構可以得到有效驗證。

圖2 液晶基元光譜示意圖

(2)氫鍵組裝slcp的ir譜圖分析

在對氫鍵組裝側(cè)鏈液晶高分子與聚乙烯醇的ir譜圖可知，slcp內(nèi)羧基可以自動伸縮，吸收峰值在組裝之前，出現(xiàn)在3405cm上，在組裝之后出現(xiàn)在3350cm，同時吸收峰吸收強度顯著提升。實際上也就是吡啶環(huán)及聚乙烯醇氮原子之間構成氫鍵之后所形成的結果。氫鍵組裝之后，還出現(xiàn)了一個全新的吸收峰，位于1745cm，該吸收峰也是液晶基元羧基特點的吸收峰。按照氫鍵組裝slcp譜圖變化可知，液晶基元在對聚乙烯醇側(cè)鏈相連接之后，也就構成了氫鍵組裝側(cè)鏈液晶高分子。

(3)化合物液晶基元與slcp液晶性能

偏光顯微鏡可以直觀對液晶性能進行觀察。偏光顯微鏡在對液晶基元化合物與氫鍵組裝進行掃描過程中，主要采取差異掃描熱分析方式。液晶基元與氫鍵組裝全部都具有液晶溶峰，液晶基元在進行二次升溫之后，溫度峰由兩個轉(zhuǎn)變?yōu)槿齻€。在第一個吸收峰內(nèi)，為晶型轉(zhuǎn)變峰，第二個吸收峰為液晶基元溶解吸收峰，第三個吸收峰為液晶基元清亮點。液晶基元清亮點與熔點之間具有液晶向，二者之間的溫度差值在5℃。氫鍵組裝slcp在出現(xiàn)第二次升溫之后，升溫曲線峰值由一個轉(zhuǎn)變?yōu)?個，第一個吸收峰值為123℃，為slcp溶解點，第二個吸收峰值為129℃，為slcp清亮點。這兩個吸收峰全部為液晶相，不同液晶溫度差異為6℃。

結論

氫鍵組裝pva側(cè)鏈液晶高分子材料在實際應用過程中，具有良好穩(wěn)定性能及兼容性，進而在高分子原子及信息材料等方面廣泛應用。本文在對氫鍵組裝pva側(cè)鏈液晶高分子材料合成分析研究中，以異煙酸及硝基酚酯作為實驗介質(zhì)，對氫鍵組裝pva側(cè)鏈液晶高分子進行合成。異煙酸及硝基酚酯全部處于溶解狀態(tài)，同時都具有十分明顯液晶態(tài)結構，屬于最為典型的液晶。與此同時，氫鍵組裝pva側(cè)鏈液晶高分子也具有條帶結構，屬于最為典型的列型液晶，具有重要的研究價值。

[1]石璞,戈明亮．氫鍵組裝PVA側(cè)鏈液晶高分子材料的合成分析[J]．化工新型材料,2014,03(23):113-115．

[2]徐僖．有關氫鍵組裝PVA側(cè)鏈液晶高分子材料合成的探討[J]．第四屆中國功能材料及其應用學術會議論文集,2014,06(26):66-68．

(責任編輯：王恒)

Synthesis of Hydrogen-bond Assembling PVA Side Chain Type Liquid Crystal Polymer Materials

Li Panfeng

（Department of Chemical and Environmental Engineering, Xinjiang Institute of Engineering, Sinkiang, 830091）

In the analysis and study process of hydrogen-bond assembling PVA side Chain type liquid crystal polymer synthesis, taking the isonicotinic acid and nitrophenol as the basic materials to build the mesogenic unit isonicotinic acida and then take analysis and study of PVA electron acceptor. The application of isonicotinic acid and nitrophenol has same nitrogen-atoms, in this paper, with the help of hydrogen bond to know the features of PVA side chain type liquid crystal polymer materials. In the process of analysis and study process of PVA side Chain type liquid crystal polymer materials, with the help of mesogenic unit isonicotinic acida hydrogen bond assembling method to take liquid crystalline behaviour of PVA side Chain type liquid crystal polymer materials by the thermal platform microscope. After the analysis and study, we think that after the isonicotinic acid synthesis, hydrogen-bond assembling PVA side Chain type liquid crystal polymer and nitrophenol perform the liquid crystal property.

hydrogen-bond assembling；PVA；side chain type liquid crystal polymer；assembling；synthesis；materials

T < class="emphasis_bold"> 文獻標識碼：A

A

李攀峰（1982～)，男，新疆工程學院 化學與環(huán)境工程系；研究方向：氫鍵自組裝液晶高分子的合成。