[发明专利]一种光响应液晶弹性体纤维膜及制备方法

说明书

一种光响应液晶弹性体纤维膜及制备方法。所述纤维膜是由可交联光响应液晶聚合物、或者可交联光响应液晶聚合物与高分子材料混合，经高压静电纺丝，加入交联剂反应后制得；纤维直径为10nm～100μm，纤维膜厚度为100nm～1mm。本方法采用了静电纺丝制备了一种侧链型光响应液晶高分子的纤维膜，使得液晶高分子在高压力场下同时受到电场和力场的双重取向，能够极大地提高每根纤维内的液晶基元的取向。同时通过控制纺丝条件和接收器的改变，很容易实现整体高取向的纤维膜的制备。

技术领域

本发明涉及液晶高分子材料技术领域，进一步地说，是涉及一种光响应液晶弹性体纤维膜及制备方法。

背景技术

随着液晶高分子在信息技术、人工智能、机器人及软体仿生方面的应用日益增多，收到的关注日益增加。其中液晶弹性体材料又是近10年一颗冉冉升起的新星。

当我们将激发的性质定义为光激发时，光响应液晶弹性体材料便是最为优异的一种实现形式。以偶氮苯为例其分子式为两个苯环通过偶氮键连接，偶氮苯做为偶氮芳香系分子的代表物质其吸收光谱可以通过改变苯环上的取代基团来进行移动，可以从紫外光移动到可见红光。由于反式光响应本身就是刚棒状，含有其液晶基元的高分子也往往趋向于自发形成液晶相结构。而偶氮苯这种液晶基元会在光照的条件下进行自发的异构化(从反式变为顺式)。这种分子几何学上的异构化使得构成的材料在化学性能、电性能、力学性能和光学性能上具有可逆快速光控性。目前液晶弹性体的光致伸缩的实验值已经达到20％，而理论计算值为400％；这其中的差异往往是由于液晶高分子的不完全取向所导致的。

虽然光响应液晶高分子在光激发方面具有非常优良的表现，但是其本身没有克服液晶高分子采用传统热退火方式的取向困难、时间长、取向不完全等缺陷。并且，其他传统制备方法如：液晶盒、铺膜等制备的薄膜往往是单层膜或者双层膜，难以制备多层的薄膜。

发明内容

为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种光响应液晶弹性体纤维膜及制备方法。所制备的纤维膜对于液晶高分子设计与合成要求低，得到的纤维膜形貌可控、力学性能可调并具有优异的光响应性能。本方法采用了静电纺丝制备了一种侧链型光响应液晶高分子的纤维膜，使得液晶高分子在高压力场下同时受到电场和力场的双重取向，能够极大地提高每根纤维内的液晶基元的取向。同时通过控制纺丝条件和接收器的改变，很容易实现整体高取向的纤维膜的制备。

本发明的目的之一是提供一种光响应液晶弹性体纤维膜。

所述纤维膜是由可交联光响应液晶聚合物、或者可交联光响应液晶聚合物与高分子材料混合，经高压静电纺丝，加入交联剂反应后制得；

纤维粗细为10nm～100μm，纤维膜厚度为100nm～1mm。

所述可交联光响应液晶聚合物，主链为聚丙烯结构，侧链是光响应及其衍生物；

所述的可交联光响应液晶聚合物是由单体M1和单体M2聚合而得；

单体M1为含有光响应官能团的甲基丙烯酸酯类单体；

所述单体M1的化学结构式为：

其中，P为光响应基团是选自偶氮苯、二苯乙烯、螺吡喃、俘精酸酐、肉桂酸酯、二噻吩基环戊烯、α/β不饱和酮、硫靛中的一种或其衍生物；R₁是选自C5～C11的烃基或烷氧基；R₂是H，或者是选自C1～C7的烷基或烷氧基，或者选自氰基、异氰基、羟基、卤素、酯基、羧基、氨基或酰胺基中的一种；R₃是H或者选自甲基、乙基中的一种；

D选自如下结构式1～结构式4中的一种：

其中R₄是选自于C1～C7的烃基或烷氧基。