肉桂酸类光控取向材料的离子自组装合成法制造技术

本发明专利技术公开了一种肉桂酸类光控取向材料的离子自组装合成法。首先将对羟基肉桂酸甲酯与二溴烷烃反应接上烷基链柔性部分，然后与三甲胺反应进行端基季铵化，最后上述得到的季铵盐和聚电解质在水溶液中进行离子自组装，将含有肉桂酸基团的功能化单体接到聚电解质的侧链上，从而得到一种新的肉桂酸类光控取向材料。这种制备方法简单易行，环境友好，易于控制，所得产品在偏振光辐射下可以产生表面各向异性，从而诱导液晶分子在其表面取向。因而可以作为特殊功能的光学器件，如液晶显示器件，信息储存等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光交联型材料
的制备方法，特别是一种肉桂酸类光控取向材料的离子自组装合成法。
技术介绍
液晶显示器产业化以来一直采用摩擦法进行取向处理。然而摩擦过程中产生的静电、尘埃以及沟痕降低了显示器件的显示质量和成品率。光控取向技术能克服这些缺点，并可以对分子取向进行微观控制，为增大液晶显示器视角和扩展新型液晶光学器件的研制提供了新的途径。因此，光控取向技术引起了人们的极大关注，液晶光控取向材料也成为国际上的研究热点。光控取向材料根据取向机理可以分为光异构型、光交联型和光降解型。光异构型材料对热稳定性和化学稳定性要求苛刻，难于实用化。光降解型材料在光化学反应中生成的光降解产物成为液晶中的杂质，对液晶器件的稳定性不利。光交联型材料光化学反应后可获得不含有杂质、稳定性好的聚合物，被认为是最有发展前景的光控取向材料。传统制备光交联型光控取向材料一般是共价有机合成，将功能化基团通过共价键接到高聚物的侧链和主链上。但是这种有机合成方法既要考虑高聚物还要考虑功能化单体的活性，这样使得制备过程缓慢繁琐。此外，有机合成一般产物产率很低，合成过程中使用大量的有机溶剂，即增加成本又污染环境，因而从实际角度来说限制了交联型光控取向材料产业化使用。近年来，通过离子自组装方法来合成一些功能化高分子材料已经起步，离子自组装技术主要利用库仑作用将带有相反电荷的构筑单元偶合在一起，因此复合物的结构可根据应用需要选择合适的功能结构单元来实现，并可将多种有趣的功能杂化在一起，因此可用来设计合成丰富多彩的复杂功能材料。这种技术通过简单的加入法一步合成，易于实现，按化学计量比以沉淀方式析出高纯度产物，并且一般在水溶液中实现，操作过程环境友好。经对现有技术的文献检索发现，C.F.J.Faul等在《Advanced Material》-->(高等材料)(2003，15：673-683)上发表的“Ionic Self-Assembly：FacileSynthesis of Supramolecular Materials”(“离子自组装：超分子材料的一种简单合成法”)该文中提出了用离子自组装方法构筑低分子量的光敏液晶超分子材料，其不足在于成膜性不如高分子材料。检索中还发现，Sufang Xiao等在《Macromolecules》(大分子)(2007，40：7944-7950)上发表了“PhotosensitivePolymer from Ionic Self-Assembly of Azobenzene Dye and Poly(ionic liquid)and Its Alignment Characteristic toward Liquid Crystal Molecules”(“将偶氮燃料和聚离子液体通过离子自组装方法组装后得到的光敏型高分子材料及液晶分子在这种材料上的取向排列”)，该文中提出用离子自组装构筑高分子量的含有偶氮光敏基团的液晶高分子材料，该种材料具有很好的成膜性，热稳定性能及光取向特性，其不足在于偶氮染料在可见光区域是有颜色的，这就限制了这类材料的在一些光学器件和显示器件上的应用。肉桂酸类光控取向材料为一种光交联型材料，这种材料在可见光区域是透明的，可以广泛的应用于一些光学器件，但是基于离子自组装方法进行肉桂酸类光控取向材料的设计与合成以及光取向性能研究尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于在于针对现有技术的不足，提供一种肉桂酸类光控取向材料的离子自组装合成法，利用离子自组装方法将肉桂酸基团功能化到聚电解质侧链上，从而用一种简便的方法来得到一种应用广泛的肉桂酸类光控取向材料。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术首先将对羟基肉桂酸甲酯与二溴烷烃反应接上烷基链柔性部分，然后与三甲胺反应进行端基季铵化，最后上述得到的季铵盐和聚电解质在水溶液中进行离子自组装，将含有肉桂酸基团的功能化单体接到聚电解质的侧链上，从而得到一种新的肉桂酸类光控取向材料。本专利技术包括如下步骤：步骤一，首先将对羟基肉桂酸甲酯与二溴烷烃在溶剂反应接上烷基链柔性部分，然后与三甲胺反应进行端基季铵化，得到一种含有肉桂酸的季铵盐。步骤二，称取上述制备的含有肉桂酸的季铵盐溶于水或极性溶剂中，搅拌使之完全溶解；步骤三，称取阴离子聚电解质溶于水或极性溶剂中，搅拌使之完全溶解，然-->后用氢氧化钠水溶液中和至中性；步骤四，将阴离子聚电解质的水溶液逐渐滴加到含有肉桂酸的季铵盐的水溶液中，边滴加边搅拌，阴离子聚电解质的滴加量和季铵盐的量符合等摩尔比。步骤五，将上述生成的沉淀物用微空滤膜抽滤，并用去离子水多次洗涤沉淀物，以除去未反应的前组装体和生成的小分子盐。最后将沉淀物干燥，除去残留的水分。步骤一中，所述的溶剂为无水乙醇、丙酮。步骤一中，所述的季铵盐，其柔性间隔即端铵基与肉桂酸基团之间的亚甲基为6和12个碳。步骤二中，所述的搅拌温度为25℃-65℃，搅拌速度为500-2000r/min，完全溶解后的肉桂酸季铵盐的浓度为1g/L-20g/L。步骤二和步骤三中，使用的水为去离子水，极性溶剂为无水乙醇、丙酮、甲醇，或水与这些溶剂的混合溶剂。步骤四中，溶解后阴离子聚电解质浓度为5g/L-80g/L，然后用1mol/L-5mol/L的氢氧化钠水溶液中和至中性，阴离子聚电解质的分子量为20000-1000000。步骤四中，所述的搅拌温度为室温，搅拌速度为500-2000r/min，搅拌时间为半个小时到两个小时。步骤五中，所述的微空滤膜为0.45-5μm微空滤膜。步骤五中，所述的干燥是指在真空烘箱中30℃-80℃条件下干燥12-48个小时。本专利技术使用的阴离子聚电解质为聚乙烯苯磺酸钠。本专利技术得到的肉桂酸类离子自组装产物具有很好的成膜性，通过匀胶机涂膜成膜均匀且膜性能良好。此外这种组装体产物有较好的耐热性，通过热重分析可知热分解温度为230-250℃。用偏振光辐射后发生光交联反应，这种光交联反应并不是在所有的方向上都能发生，薄膜中肉桂酸基团的二聚反应主要发生在平行于偏振光的偏振方向上，垂直方向上发生反应的几率较小，因而这种光交联反应可以造成薄膜表面张力的各向异性。偏振紫外显示其二色性比为0.035-0.095，高于以往通过共价合成的肉桂酸类光控取向材料小于或等于0.04的结果。此外，得到的这种肉桂酸类取向材料可以实现液晶分子在其上的均匀稳定的排列。-->本专利技术通过一种简便的方法来得到一种应用广泛的肉桂酸类光控取向材料。该制备方法工艺简单、易于控制、所需设备简单、成本低、环境友好。得到的肉桂酸类光控取向材料具有很好的光学各向异性，可用于液晶显示、信息储存、光学器件等领域。附图说明图1是实施例1和实施例2肉桂酸类离子自组装材料(端铵基与肉桂酸基团之间的亚甲基为6时记为PCAM6；端铵基与肉桂酸基团之间的亚甲基为12时记为PCAM12)的合成路线。图2是实施例1和实施例2得到肉桂酸类离子自组装材料PCAM6和PCAM12的光交联反应程度随偏振光辐射能量变化关系曲线图。图3是实施例1和实施例2得到肉桂酸类离子自组装材料PCAM6和PCAM12的二色性比随偏振光辐射能量变化关系曲线图。图4是实施例2得到肉桂酸类离子自组装材料PCAM12光取向膜作为小分子液晶取向层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种肉桂酸类光控取向材料的离子自组装合成法，其特征在于包括如下步骤：　步骤一，首先将对羟基肉桂酸甲酯与二溴烷烃在溶剂中反应接上烷基链柔性部分，然后与三甲胺反应进行端基季铵化，得到一种含有肉桂酸的季铵盐；　步骤二，称取上述制备的含有肉桂酸的季铵盐溶于水或极性溶剂中，搅拌使之完全溶解；　步骤三，称取阴离子聚电解质溶于水或极性溶剂中，搅拌使之完全溶解，然后用氢氧化钠水溶液中和至中性；　步骤四，将阴离子聚电解质的水溶液逐渐滴加到含有肉桂酸的季铵盐的水溶液中，边滴加边搅拌，阴离子聚电解质的滴加量和季铵盐的量符合等摩尔比；　步骤五，将上述生成的沉淀物用微空滤膜抽滤，并用去离子水多次洗涤沉淀物，以除去未反应的前组装体和生成的小分子盐，最后将沉淀物干燥，除去残留的水分。

【技术特征摘要】
1.一种肉桂酸类光控取向材料的离子自组装合成法，其特征在于包括如下步骤：步骤一，首先将对羟基肉桂酸甲酯与二溴烷烃在溶剂中反应接上烷基链柔性部分，然后与三甲胺反应进行端基季铵化，得到一种含有肉桂酸的季铵盐；步骤二，称取上述制备的含有肉桂酸的季铵盐溶于水或极性溶剂中，搅拌使之完全溶解；步骤三，称取阴离子聚电解质溶于水或极性溶剂中，搅拌使之完全溶解，然后用氢氧化钠水溶液中和至中性；步骤四，将阴离子聚电解质的水溶液逐渐滴加到含有肉桂酸的季铵盐的水溶液中，边滴加边搅拌，阴离子聚电解质的滴加量和季铵盐的量符合等摩尔比；步骤五，将上述生成的沉淀物用微空滤膜抽滤，并用去离子水多次洗涤沉淀物，以除去未反应的前组装体和生成的小分子盐，最后将沉淀物干燥，除去残留的水分。2.根据权利要求1所述的肉桂酸类光控取向材料的离子自组装合成法，其特征是，步骤一中，所述的溶剂为无水乙醇或丙酮。3.根据权利要求1所述的肉桂酸类光控取向材料的离子自组装合成法，其特征是，步骤一中，所述的季铵盐，其柔性间隔即端铵基与肉桂酸基团之间的亚甲基为6和12个碳。4.根据权利要求1所述的肉桂酸类光控取向材料的离子自组装合成法，其特征是，步骤二中，所述的搅拌温度为25℃-65℃，搅拌速度为500-2000r/m...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔慧，肖素芳，陆学民，路庆华，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]