[发明专利]一种金属配合液晶聚合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子化学技术领域，特别涉及一种金属配合液晶聚合物及其制备方法。

背景技术

液晶高分子既具有低分子液晶的取向有序性，又具有高分子的易加工等优点。在液晶相时，高分子链的高度取向使得其在分子链取向方向上具有高模量、高强度、高拉伸强度等优良性能，因而得到了广泛的应用，不仅用于液晶显示板和计算机的存贮装置，物质的分离等，而且在复合材料中也表现出很高的应用价值。

将稀土离子引入到液晶高分子中，既能保持高分子液晶的高取向性、较高的力学强度及良好的加工性等特性，又具有稀土的荧光性能，是一类结构新颖、性能奇特的高分子材料。

液晶金属配位聚合物具有一般的不含金属的液晶聚合物所共有的性能，既保持了高分子液晶的高取向性、较高的力学强度及良好的加工性等特性，又具有无机金属的特性，是一类结构新颖、性能奇特的高分子材料，由于它们在理论上的研究价值以及它们带来了普通液晶聚合物所没有的金属性质，如多彩的色泽、可极化性、磁性和氧化还原性等。

另外由于金属的电子密度高，故液晶金属配位聚合物的折射率比不含金属的有机聚合物高，若其中含有适当形态配位的顺磁性金属离子，则该液晶材料在磁场中将发生宏观取向，顺磁离子的分子间和分子内相互作用还可使材料产生亚铁磁性或反铁磁性。所有这些特殊性质都将赋予液晶金属配位聚合物众多奇异的性能，如电场或磁场中的取向性、极化性等，可望用于高性能磁导、电导和光导材料。最令人感兴趣的是基于磁场而不是基于电场的光学显示材料。

此外，在适当的条件下，金属配位可使材料发生交联，从而提高液晶金属配位聚合物的机械性能和可加工性能。如含镍液晶侧链的环形和直链硅氧烷齐聚物具有聚合物材料的可加工性和机械稳定性以及液晶态下的奇异电性能、光性能、磁性能。

随着新液晶金属配位聚合物的不断合成，对其结构、性能和液晶行为研究的不断深入，新用途的不断开发，人们对液晶金属配位聚合物的认识将更加全面、深入和完善，并利用液晶金属配位聚合物生产出性能优越的新一代高科技材料。

现已制备出较多的金属络合物液晶，但其存在以下缺点：(1)在有机溶液中不稳定趋向于离解而生成低级的配合物形式，(2)大多数稀土小分子配合物含有内配位水分子而导致低的荧光效率，(3)一般具有非挥发性，很难通过真空蒸汽沉积技术来形成薄膜等问题，这些因素限制了稀土发光材料更为广泛的应用。(4)其液晶区间较窄，其在室温下液晶性能较差。

发明内容

针对上述问题，本发明目的是提供一种金属配合液晶聚合物及其制备方法。

本发明的一种金属配合液晶聚合物，结构通式为：

其中直链结构中x+y为5～50，x的取值为0～45，y的取值为0～25；

R₁为是具有胆甾相的液晶单体，其手性中心是薄荷醇、薯预皂素、异山梨醇、左旋戊醇、胆甾醇、麦角甾醇中的一种或两种，结构式分别如下：

R₂、R₃分别为—H、—OC_nH_2n+1或—C_nH_2n+1，n的值为1～4；

A₁为包含1～14的碳链；

A₂、A₃、A₄为具有共轭结构的连结基，其分别独立选自如下结构：苯环及其共轭结构：酯基及其共轭结构：中的一种。

M分别为Al、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu中的一种。

本发明的一种金属配合液晶聚合物的制备方法按以下步骤进行：

(1)将离子单体(I)、胆甾类液晶单体(Ch)与含氢硅氧烷溶于溶剂中，所述溶剂为甲苯、二甲苯或环己烷，其中离子单体(I)、胆甾类液晶单体(Ch)、含氢硅氧烷与溶剂摩尔配比为I∶Ch∶含氢硅氧烷∶溶剂为(0.1%～50%):(50%～99.9%)∶1.0∶(3～60)；在50～100℃恒温1～4h，加入相对于反应物总质量(具体指离子单体(I)、胆甾类液晶单体(Ch)与含氢硅氧烷的总质量)百分比0.05～8%的催化剂，在15～130℃条件下反应18～72h，产物放入甲醇或乙醇中，经过滤真空干燥，得到液晶离聚物产物；