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甲壳型液晶高分子既具有侧链型液晶高分子的可控性,又具有主链型液晶分子的刚性,因而被广泛的研究。形成的液晶相态大多为柱状相,包括柱状向列相、六方柱状相等。当在侧基中引入较长的刚性核,或引入具有不相容相互作用的氟碳链能迫使聚合物形成近晶相。本博士论文中,合成了一系列侧基为氟碳链取代的甲壳型液晶高分子,研究了氟碳链与烷基链间的不相容相互作用形成的微区及其与液晶相态之间的关系。同时合成了不同拓扑结构聚乙二醇单甲醚(PEG)尾链的含氟嵌段共聚物,研究了本体微相分离的形貌及在水-气界面的组装过程。主要的研究内容和结果包括: (1)设计合成了侧基含有较小刚性核的含氟甲壳型液晶高分子。以往研究的含氟甲壳型液晶高分子中存在较大的刚性核,刚性核之间存在较强的相互作用。侧基两端由氟碳链取代烷基链后,能诱导原先的柱状相向近晶相转变。期望利用具有较小刚性核的甲壳型液晶高分子,研究氟碳链与烷基链间的不相容相互作用与液晶相态之间的关系。设计了两个系列的含氟液晶高分子。一个系列是以乙烯基二联苯为核,侧基一端为氟碳链、一端为烷基链不对称型取代的高分子;另一个是以乙烯基对苯二甲酸为核,侧基两端均为氟碳链对称型取代的高分子。X-射线衍射研究发现,在一定间隔基长度下,氟碳链的不相容相互作用能形成一定的微区,但未影响到聚合物的液晶相态;不对称型取代的含氟高分子,不相容相互作用的存在使得聚合物难于形成液晶相。以上结果表明,对于腰接型含氟高分子而言,近晶相的形成可能是通过氟碳链与烷基链间不相容相互作用与刚性核间较强的相互作用协同作用形成的。 (2)合成了不同拓扑结构PEG链的含氟嵌段共聚物,表征了本体微相分离行为。利用含氟均聚物能形成微区且升温过程中进入液晶相,观察微区的引入对微相分离的影响。首先合成了大分子引发剂,分别通过原子转移自由基聚合(ATRP)和氮氧自由基可控聚合(NMRP)方法合成了线型-线型及树枝-线型嵌段共聚物。通过SAXS研究发现,氟碳链所形成的微区未影响微相分离的形貌,升温或增加氟段的含量不利于微相分离。对于树枝-线型嵌段共聚物,未观察到微相分离。 (3)研究了不同拓扑结构PEO链的嵌段共聚物在水-气界面的组装。含PEG链的树枝-线型嵌段共聚物在界面组装中研究较少。首先研究了线型段为PS的树枝-线型嵌段共聚物的组装行为。通过压缩-扩张循环曲线,发现非寻常聚集行为的形成:压缩后扩张至远大于单分子面积时存在一定的表面压。为进一步证实非寻常聚集行为形成的条件,研究了表面压、压缩时间、水温等因素的影响。通过原子力显微镜观察不同表面压下膜的形貌:由初始的类似“山脉”一样的聚集体向内部含“山脉”的线条转变;扩张至远大于单分子面积的位置时,“山脉”消失且膜变得十分平整。通过与引发剂的循环曲线对比,认为在压缩过程中,聚集体中PEG部分形成了cluster,是非寻常聚集行为形成的根本原因。若将线型段换为含氟甲壳型液晶高分子,无非寻常聚集行为的产生,发现含氟段具有较树枝状PEG更大的单分子面积,从而阻碍了PEG之间cluster的形成。