一种新型碗状液晶的合成设计及热致液晶性表征

碗状的CTV(cyclotriveratrylene)系衍生物主要由三聚法合成,即以香兰素为原料,先制备所需结构的单体衍生物,再进行三聚关环的方法,但该方法无法合成具有较大外围基团的CTV衍生物.新设计了先关环后衍生化的合成路线,成功地合成了一种含较长脂肪链外围基团的新CTV衍生物-CTV-Ⅲ.产物的化学结构经1H-NMR1、3C-NMR、质谱以及元素分析表征验证.通过差示扫描量热法、热台偏光显微镜和小角激光光散射的研究表明,CTV-Ⅲ具有热致液晶性,在其液晶温区内呈现向列相,称为碗状液晶向列相(BN相).CTV-Ⅲ的升温相变序为:G 70℃Cr 87℃BN100℃I.

用马赛克形貌装饰法研究碗形分子柱状向列相的向错和分子指向矢分布

选用香兰素为原料,采用传统的三聚成环法,合成了两种碗形CTV系衍生物——CTV-1和CTV-2,前者的外围基团是—OCH3和—OCH2CH3,后者的外围基团是—OCH3和—OCH2COOCH3.两种碗形CTV分子均是热致液晶,呈现向列相典型的粒状织构和单微区的均匀织构,还观察到规则美观的马赛克形貌,每块矩形马赛克的尺寸为数十微米数量级,多次升降温循环能重复出现和消失.发现马赛克形貌实质上是在冻结的向列相织构上结晶化并收缩龟裂而装饰出来的光学图案.通过扫描电镜的研究,观察到马赛克形貌是由片晶组装而成的,每块马赛克就是一块矩形的多层片晶,多层片晶由单层片晶堆积而成.直接观察到片晶的组成单元是直径约1微米的微纤,而微纤应当是束状的碗形分子柱.马赛克形貌装饰在碗形分子柱状向列相上,通过这种新方法观察到s=+1(δ=0和δ=90°)和s=±1/2多种点向错和Nèel微区壁等周围的分子指向矢分布情况.说明碗形分子柱状向列相与一般向列相有类似的液晶行为,但取向的基本结构单元是碗形分子柱,或者由碗形分子柱组成的束(即微纤),而不是碗形分子本身.碗形分子柱起了一般向列相中棒状分子的作用,所以本文以一个新名称"碗形分子柱状向列相"BCN(Bowlic Columnar Nematic)来表示这种不同常规的向列相.

有玻璃态和液晶态的胆甾烯基苯并菲的合成及介晶性

将盘状液晶基元苯并菲与手性向列型液晶基元胆甾烯基结合的化合物,可望出现全新的性质.合成了含有胆甾烯基的苯并菲化合物C18H6(OC5H11)5(OC5H10COOCh)(2),2,7-C18H6(OC5H11)4(OC5H10COOCh)2(4),C18H6(OR)3(OCnH2nCOO-Ch)3(R=C5H11,C7H15,C9H19,C11H23,n=1,5,10)(6a～6f),C18H6(OC5H10COOCh)6(Ch:cholesteryl)(8).偏光显微镜和差示扫描量热法对这些化合物的热致介晶性研究结果显示,化合物4,6a～6e具有手性盘状向列相和玻璃态,8呈现近晶B相(SB)和玻璃态.随间隔基长度n和烷基链R碳原子数的增加,化合物玻璃化温度和清亮点呈下降趋势.随着胆甾烯基数目减少,化合物的玻璃化温度和清亮点降低.

甲壳型液晶高分子的独特液晶行为

通过ATRP合成了低分散度的甲壳型液晶高分子PBPCS.用GPC测定了聚合物的分子量及其分布;用热分析仪测定了聚合物的玻璃化转变温度;用POM,WAXD,DSC,RheometricsARES流变仪等多种手段表征了PBPCS的独特液晶行为:升温过程中,PBPCS在玻璃化转变温度之上存在一个各向同性相,进一步升温进入液晶相—六方柱状向列相;降温过程中,液晶相消失,重新进入各向同性相.这种独特相转变发生的关键因素是熵的增加,是一个熵驱动过程.