【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及液晶高分子材料领域，具体涉及一种光致形变液晶高分子薄膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、分子开关是构筑光敏感材料的重要组成部分之一。通常，这类分子含有可以吸收光子能量的有机官能团，在不同波长的光激发下，光致变色分子可以可逆地从一种状态转换为另一种状态。相比与其他刺激响应如温度、湿度、ph等，光刺激响应能实现非接触式控制并具有较高的时空精度。
2、donor-acceptor stenhouse adducts(dasas)化合物是一种新型的负性光致变色分子，这种分子在可见光照射下可以在线型构型和环形构型之间自由切换，并在黑暗条件下自发回到初始状态。目前的光致形变液晶高分子薄膜大多使用偶氮苯、分子马达等光响应分子，只能实现初始态与形变两种状态之间的切换，缺乏基于分子特性所带来的复杂形变。
技术实现思路
1、基于此，本专利技术提供了一种光致形变液晶高分子薄膜及其制备方法和应用，以得到既能够发生光致异构化，又能聚合到高分子网络中的功能分子。所制备的可聚合斯坦豪斯类分子在液晶高分子薄膜中显示出优异的可调控光热效应，基于光化学协同作用的可调控光热效应能赋予液晶高分子薄膜实现在可见光照射下的可重构特性与非平衡运动等复杂模式的形变。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种光致形变液晶高分子薄膜的制备方法，其包括以下步骤：
3、1)将可聚合液晶单体和可聚合斯坦豪斯类分子混合形成液晶混合物，其中可聚合液晶单体包括单官能度丙烯酸酯聚合单体和双官能度
4、2)将步骤1)得到的液晶混合物预制成薄膜状，然后在其向列相温度范围内进行聚合，得到光致形变液晶高分子薄膜。
5、分别用620nm可见光照射液晶高分子薄膜，薄膜能够产生大幅度的局部变形，并由弯曲形变累积为卷曲形变，其弯曲/卷曲方向沿着薄膜的平行取向面中液晶分子的长轴方向。此时，薄膜的垂直取向面朝外侧，平行取向面朝向内侧。分别用可见光照射薄膜的任一位置，能得到相同形式和幅度的弯曲/卷曲形变，并具有相同的响应速度。
6、所述可聚合斯坦豪斯类分子由供体部分、受体部分，以及连接供体部分和受体部分的共轭三烯部分组成，其中所述受体部分具有以下通式(1)至(5)所示的其中一种结构：
7、
8、式(1)-(5)中，r1至r5彼此独立地为c1-6烷基；表示与所述共轭三烯部分连接的键；
9、所述供体部分具有以下通式(6)所示的结构：
10、
11、式(6)中，r6为取代基，其表示氢原子或甲基；n选自为1-6的正整数；表示与所述共轭三烯部分连接的键；
12、所述共轭三烯部分为3-羟基-1,3,5-亚己三烯，其通过键与供体和受体相连的结构如下：
13、
14、所述可聚合斯坦豪斯类分子的合法方法如下：
15、将如下结构式(7)至(11)中的任意一种受体化合物和结构式(12)的供体化合物溶解于二氯甲烷中，并在六氟异丙醇的催化条件下发生缩合反应，生成可聚合斯坦豪斯类分子；
16、
17、式(7)至(11)中，r1-r5独立选自c1-6烷基；
18、
19、式(12)中，r6独立选自氢原子或者甲基，n为1-6的正整数。
20、上述结构式(12)的供体化合物具体通过以下步骤制备：
21、配制5-羟基吲哚啉或2-甲基,5-羟基吲哚啉溶液，加入1-2当量的带有n＝1-6的烷基链可聚合丙烯酸酯的苯甲酸化合物，在室温充分搅拌溶解，得到混合物；在混合物中加入二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶的催化作用下进行酯化反应，得到中间产物；将得到的中间产物溶解于二氯甲烷中，加入三氟乙酸进行酸解反应，脱去叔丁氧羰基保护基团，得到供体化合物。
22、该可聚合斯坦豪斯类分子初始状态下分子呈线型构型，具有共轭三烯桥键，具有强烈的可见光波段的吸收，在可见光的照射下，该分子发生异构化，分子构型从线型构型异构化为环状构型，共轭三烯结构消失，分子的吸收峰消失；该类斯坦豪斯分子的热稳态是线型构型，在黑暗的环境下会缓慢的由环状构型回复到线状构型，恢复强烈的可见光吸收。该斯坦豪斯类分子的构型变换如下所示：
23、
24、作为本专利技术的进一步优选技术方案，步骤1)中，所述可聚合液晶单体选自下式所示化合物中的一种或几种：
25、
26、式中，r选自以下基团中的一种，n选自为1-6的正整数；
27、
28、作为本专利技术的进一步优选技术方案，步骤1)具体包括：将可聚合液晶单体和可聚合斯坦豪斯类分子按质量比95/5-99/1混合，得到液晶混合物，其中可聚合液晶单体包括质量比为80/15-1/94的单官能度丙烯酸酯聚合单体和双官能度丙烯酸酯聚合单体。
29、作为本专利技术的进一步优选技术方案，当步骤1)中制备液晶混合物时添加有光引发剂，则步骤2)中的液晶混合物在紫外光的照射条件下进行聚合反应。
30、作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述光引发剂为irg651，但不局限于这种材料，能起到在紫外光辐照下产生自由基，引发液晶聚合物单体聚合的作用的光引发剂均可满足。
31、作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述液晶混合物预制成薄膜状时，控制厚度在20μm-80μm。
32、作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述液晶混合物通过灌入液晶盒或平面涂覆形成薄膜状。
33、根据本专利技术的另一方面，本专利技术还提供了一种光致形变液晶高分子薄膜，由上述方法制备得到。
34、根据本专利技术的另一方面，本专利技术还提供了一种光致形变液晶高分子薄膜的应用，光控驱动器件采用了上述的光致形变液晶高分子薄膜。
35、本专利技术通过在液晶高分子体系中引入具有负性光致变色特性的可聚合斯坦豪斯类分子，形成基于光热效应的光控形变的液晶高分子薄膜。加入的可聚合斯坦豪斯类分子可以在可见光作用下发生异构化，在黑暗或者加热的环境能够恢复到初始线型构型，分子上引入的丙烯酸酯官能团使其能够参与聚合反应，接枝在液晶高分子网络上，导致其光致异构化速率在聚合后显著下降，这种缓慢的光异构化过程赋予了分子可调控的光热效应。因此通过可见光照射分子产生的光热效应，加热液晶高分子网络，从而造成平行取向层液晶分子长轴方向的体积收缩和垂直取向层液晶分子长轴方向的体积膨胀，宏观上即液晶高分子网络发生形变。
36、本专利技术制备了接枝斯坦豪斯类负性光致变色分子的液晶高分子薄膜，有望制备出性能优异的光驱动材料，有利于将可聚合斯坦豪斯类分子光热效应显著，无毒性等优点与现有的光致形变液晶高分子材料相结合，制备出的液晶高分子薄膜具有可调制的光热效应，从而制备具有可重构特性和非平衡运动的复杂形变的液晶高分子薄膜，其形变特点包括弯曲，卷曲，非平衡运动，其形变的模式和速度可以通过调整可见光的辐照强度和薄膜初始状态决定，薄膜的初始状态也取决于液晶本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光致形变液晶高分子薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的光致形变液晶高分子薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述可聚合液晶单体选自下式所示化合物中的一种或几种：
3.根据权利要求1所述的光致形变液晶高分子薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1)具体包括：将可聚合液晶单体和可聚合斯坦豪斯类分子按质量比95/5-99/1混合，得到液晶混合物，其中可聚合液晶单体包括质量比为80/15-1/94的单官能度丙烯酸酯聚合单体和双官能度丙烯酸酯聚合单体。
4.根据权利要求1所述的光致形变液晶高分子薄膜的制备方法，其特征在于，当步骤1)中制备液晶混合物时添加有光引发剂，则步骤2)中的液晶混合物在紫外光的照射条件下进行聚合反应。
5.根据权利要求4所述的光致形变液晶高分子薄膜的制备方法，其特征在于，所述光引发剂为Irg651。
6.根据权利要求1所述的光致形变液晶高分子薄膜的制备方法，其特征在于，所述液晶混合物预制成薄膜状时，控制厚度在20μm-80μm。
7.根据权利要求1所述的光致形
8.一种光致形变液晶高分子薄膜，其特征在于，由权利要求1-7任一项所述的方法制备得到。
9.权利要求8所述的光致形变液晶高分子薄膜在光控驱动器件中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种光致形变液晶高分子薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的光致形变液晶高分子薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述可聚合液晶单体选自下式所示化合物中的一种或几种：
3.根据权利要求1所述的光致形变液晶高分子薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1)具体包括：将可聚合液晶单体和可聚合斯坦豪斯类分子按质量比95/5-99/1混合，得到液晶混合物，其中可聚合液晶单体包括质量比为80/15-1/94的单官能度丙烯酸酯聚合单体和双官能度丙烯酸酯聚合单体。
4.根据权利要求1所述的光致形变液晶高分子薄膜的制备方法，其特征在于，当步骤1)中制备液晶混合物时添加有光引发...
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