[发明专利]三元共聚的侧链型液晶聚合物及其制备方法

说明书

一种三元共聚的侧链型液晶聚合物及其制备方法，通过在偶氮二异丁腈引发下，以甲苯为溶剂，将含有偶氮苯结构的甲基丙烯酸脂类单体和N‐取代马来酰亚胺单体加热聚合反应，甲醇中沉淀得到共聚物，即含有偶氮苯单体和马来酰亚胺以及甲基丙烯酸甲酯三元共聚的侧链型液晶聚合物，最后通过将侧链型液晶聚合物溶解于甲苯溶液中经过旋涂得到液晶聚合物薄膜。本发明在保持偶氮苯光致异构化的优势下，利用甲基丙烯酸甲酯的光学惰性和N‐取代马来酰亚胺单体的刚性结构，弥补偶氮苯光异构化取向的透明性差和耐热性不足的缺点。此类新型液晶聚合物膜材料在液晶显示技术中具有非常重要的应用前景。

技术领域

本发明涉及的是一种领域的技术，具体是一种基于偶氮苯单体、N‐取代马来酰亚胺以及甲基丙烯酸甲酯的三元共聚的侧链型液晶聚合物及其制备方法。

背景技术

分子设计聚合在工业应用特别是制备液晶材料中发挥了非常重要的作用。过去的十几年里，侧基含有偶氮液晶单元的聚合物越来越受到广泛的关注。偶氮苯基团在偏振光照射下，发生反式‐顺式‐反式可逆光异构化，从而使得偶氮苯发色团垂直于偏振光方向取向。因此，伴随着偶氮苯液晶单元的取向，与之相连的光惰性聚合物会随之发生取向，即为协同取向。基于这一原理，侧基含偶氮苯液晶单元已经被广泛应用于诱导主链分子取向。由于这种液晶取向，偶氮苯侧链型液晶高分子已经被广泛应用于光电领域，例如各种各样的液晶显示屏，分子开关和光学系统。

然而，在实现偶氮苯侧链型液晶高分子的所有潜能之前仍然需要做大量工作。广大科研工作者仍然面临两大挑战：1)很多含有偶氮苯的聚合物颜色较深(大多数为深黄色)，但是一些重要的应用需要聚合物薄膜是透明的，例如全息光存储。2)由于偶氮苯液晶单元通过柔性烷基链与主链相连，使得聚合物的玻璃化转变温度(Tg)降低，从而限制了液晶材料在耐高温领域的应用。

众所周知，采用光惰性的单体稀释偶氮苯液晶单元能够提高聚合物薄膜的透明性；同时，通过N‐取代马来酰亚胺与α‐烯烃共聚可以显著提高聚合物的玻璃化转变温度。因此，本发明旨在提供一种新型的以偶氮苯单体和N‐取代马来酰亚胺以及甲基丙烯酸甲酯共聚的侧链型液晶聚合物膜材料的制备及其光控液晶取向性。在保持偶氮苯光致异构化的优势下，利用甲基丙烯酸甲酯的光学惰性和N‐取代马来酰亚胺单体的刚性结构，弥补偶氮苯光异构化取向的透明性差和耐热性不足的缺点。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种三元共聚的侧链型液晶聚合物及其制备方法，在保持偶氮苯光致异构化的优势下，利用甲基丙烯酸甲酯的光学惰性和N‐取代马来酰亚胺单体的刚性结构，弥补偶氮苯光异构化取向的透明性差和耐热性不足的缺点。此类新型液晶聚合物膜材料在液晶显示技术中具有非常重要的应用前景

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种三元共聚的侧链型液晶聚合物，其结构式为：

其中：n为2～9，x、y、z分别为单体甲基丙烯酸甲酯、N‐取代马来酰亚胺和偶氮苯单体三者投料的摩尔比且x+y+z＝1；

为N‐取代马来酰亚胺单体，其中：R为‐CH₃、‐CH₂‐CH₂‐CH₃、‐COOCH₃、

为含有偶氮苯结构的甲基丙烯酸脂类单体，即偶氮苯单体。

所述的N‐取代马来酰亚胺单体优选采用：N‐甲基马来酰亚胺、N‐丙基马来酰亚胺、N‐甲氧基羰基马来酰亚胺、N‐苯基马来酰亚胺、N‐苄基马来酰亚胺、N‐苯甲氧基马来酰亚胺、N‐[3，5‐二(三氟甲基)苯基]马来酰亚胺、N‐(4‐偶氮苯)马来酰亚胺。

所述的偶氮苯单体、N-苯甲氧基马来酰亚胺和甲基丙烯酸甲酯的摩尔比优选依次为0.05、0.15、0.8时，聚合物的热学和光学性质最佳,此配比对应的聚合物的玻璃化转变温度为119℃,表征液晶取向性的材料参数预倾角为3.6°。