[发明专利]一种液晶弹性体及其制备方法

说明书

本发明属于材料制备领域，具体涉及一种液晶弹性体及其制备方法。该液晶弹性体的制备方法包括以下步骤：将丙烯酸酯类液晶单体材料和乙酰乙酸酯类化合物在催化剂和溶剂的条件下进行初步交联反应得到预聚物；单向拉伸200％后再进一步交联得到。本发明提出了一种液晶弹性体的全新制备方法，其具有简单易操作性、室温反应和反应速率可调节的优点；且制得的液晶弹性体新材料稳定性好，具有优良的机械性能，热效应明显，是一种非常理想的形状记忆液晶弹性体材料。

技术领域

本发明属于材料制备领域，具体涉及一种液晶弹性体及其制备方法。

背景技术

液晶弹性体是一种新型智能材料，由液晶基元通过聚合反应形成的具有一定交联点的网络结构的高分子聚合物，且这种高分子聚合物在完全聚合前通过特殊方法使其产生液晶基元取向，待完全固化后则保留了液晶的有序性、各向异性和高分子结构的弹性。正因为这种特殊的液晶合成手段，液晶弹性体会呈现多种分子结构和网络结构，进而展示出许多不同的物理性质和化学性质。这一特性为开发高性能的液晶弹性体提供可能。

利用新的交联反应构建液晶弹性体是目前开发液晶弹性体的热点方向，针对构建液晶弹性体的化学反应现为止以巯基-烯点击反应和双键的聚合反应居多，但其一定程度上反应速率较慢且不可控。而其他有反应速率较快和生成可逆化学键的化学反应，例如：端基酯基炔与伯胺的反应、丙烯酸与胺的反应、醛与胺的反应，这些化学反应用于构建液晶弹性体，很大程度上无法做到使液晶基元取向。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种液晶弹性体及其制备方法，具体采用以下的技术方案：

一种液晶弹性体的制备方法，包括以下步骤：将丙烯酸酯类液晶单体材料和乙酰乙酸酯类化合物在催化剂和溶剂的条件下进行初步交联反应得到预聚物；初步交联的时间为2-4小时；然后将所述预聚物单向拉伸200％-400％后，再置于25℃-50℃的条件下进一步交联，得到所述液晶弹性体。

本发明提出了一种全新的基于乙酰乙酸酯和丙烯酸酯加成反应的制备方法用于制备液晶弹性体，该制备方法反应速率可控，可在室温条件下进行一锅法直接进行，操作简单。在反应过程中，将所述预聚体单向拉伸如果太低则无法实现目标聚合物的制备，太高则会将聚合物拉断，因此，选择200％-400％是最为合适的情况。

在一些优选的实施情况中，所述丙烯酸酯类液晶单体材料具有以下任一结构：

其中，R为-C＝N-、-C＝C-或-COO-；R₁为H、Cl、Br、F、CH₃、OCH₃或COOCH₃；R₂为H、Cl、Br、F、CH₃、OCH₃、COOCH₃或n≥1。

更优选地，所述丙烯酸酯类液晶单体材料具有以下任一结构：

在一些优选的实施情况中，所述乙酰乙酸酯类化合物的结构如下所示：

其中，n≥0；其主体骨架为脂肪族、芳香族和环烷烃中的至少一种。

更优选地，所述乙酰乙酸酯类化合物为1,6-己烷二乙酰乙酸酯、三乙酰乙酸酯甲基丙烷、1,12-一十二烷二乙酰乙酸酯和双(三乙酰乙酸酯)甲基丙烷中的至少一种。