專利名稱：一種由可見光照射實(shí)現(xiàn)光致形變的液晶高分子材料及復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液晶高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種新的光致形變液晶高分子材料及復(fù)合材料，該高分子材料在室溫下經(jīng)可見光的照射實(shí)現(xiàn)形變，再經(jīng)加熱或是可見光的照射又可恢復(fù)形變。

背景技術(shù)：
光致形變液晶高分子材料是一種由光控制的智能形變材料。具體表現(xiàn)為當(dāng)材料受到光照射時(shí)(通常為紫外光)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)而降低液晶分子的有序性，再通過(guò)交聯(lián)液晶網(wǎng)絡(luò)中高分子鏈段的協(xié)同運(yùn)動(dòng)，使高分子鏈的狀態(tài)發(fā)生顯著變化，材料在宏觀上產(chǎn)生光致形變，從而實(shí)現(xiàn)從光能到機(jī)械能的直接轉(zhuǎn)化。當(dāng)光照停止后改用其他波長(zhǎng)的光照射或者加熱，材料又會(huì)恢復(fù)原狀。因此從光致形變到恢復(fù)的整個(gè)過(guò)程是一個(gè)可逆的循環(huán)過(guò)程，材料可以反復(fù)利用而不會(huì)出現(xiàn)明顯的疲勞現(xiàn)象。光是一種清潔的能源，容易實(shí)現(xiàn)快速、精確和遠(yuǎn)程控制，所以光致形變材料成為人們研究的新熱點(diǎn)，可用于制造智能傳感器和驅(qū)動(dòng)器，在人工肌肉、微型傳感器、光控開關(guān)以及航空領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。
光致形變液晶高分子材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)需要具有光響應(yīng)性的有機(jī)發(fā)色團(tuán)，因此一般將諸如偶氮苯、苯并螺吡喃、俘精酸酐、1，2-二苯乙烯等光致變色分子引入到液晶體系中。以偶氮苯為例，當(dāng)體系中棒狀的反式偶氮苯受到紫外光照射時(shí)會(huì)發(fā)生順?lè)串悩?gòu)變化形成V字形的順式結(jié)構(gòu)，從而打亂液晶分子的有序排列。當(dāng)偶氮苯發(fā)色團(tuán)接到高分子鏈上后，其順?lè)串悩?gòu)變化會(huì)引起高分子主鏈和側(cè)鏈的構(gòu)象變化，同時(shí)伴隨著高分子溶液和固體的物理性能與化學(xué)性能的改變。在這個(gè)體系中偶氮苯基團(tuán)因其棒狀的結(jié)構(gòu)特征符合液晶性分子要求，所以同時(shí)扮演介晶基元的角色。由于液晶的有序排列特性，使偶氮苯介晶基元在特定波長(zhǎng)的光作用下，發(fā)生較為一致的形態(tài)變化，再通過(guò)與高分子鏈的耦合，從而實(shí)現(xiàn)微觀到宏觀上的材料形變。
在過(guò)去有關(guān)含有偶氮苯發(fā)色團(tuán)的液晶彈性體的研究中，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該材料具有一種特殊的光響應(yīng)性能，在吸收光能后可以發(fā)生一維、二維的收縮甚至三維的彎曲形變。由于液晶彈性體兼有彈性體和液晶的雙重特性(即彈性和有序性)，與非交聯(lián)型液晶高分子相比具有許多獨(dú)特的性質(zhì)，具有良好的外場(chǎng)響應(yīng)性和分子協(xié)同作用，包括自發(fā)地可逆形變特性即“軟彈性”等，而且這種可逆形變具有形變量大、可逆性好等優(yōu)點(diǎn)，因而液晶彈性體在智能材料領(lǐng)域有著誘人的發(fā)展前景。
然而，在以往的研究工作中所使用的交聯(lián)液晶高分子材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較高(大于50℃)，光致彎曲行為需要在材料被加熱的條件下才能發(fā)生，所以，不利于器件的小型化，而且，光致形變的激發(fā)光源多采用小于380nm的紫外光(200710038100.3、200810032771.3)，對(duì)人體有一定的傷害等等，這些不足之處直接影響到材料的應(yīng)用。鑒于這些原因，本發(fā)明提供一種能夠在室溫下通過(guò)可見光的照射來(lái)實(shí)現(xiàn)形變及在可見光的照射或是加熱條件下恢復(fù)形變的交聯(lián)液晶高分子材料及其復(fù)合料，它克服了現(xiàn)有材料玻璃化轉(zhuǎn)變溫材度較高以及激發(fā)光使用紫外光的缺點(diǎn)。本發(fā)明還進(jìn)一步的提供了所述液晶高分子材料的合成方法及其復(fù)合材料的制備方法。所述的液晶高分子材料及其復(fù)合材料可用于微執(zhí)行器、人工肌肉等領(lǐng)域。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種能夠在室溫下通過(guò)可見光的照射來(lái)實(shí)現(xiàn)形變及在可見光照射或是加熱的條件下恢復(fù)的交聯(lián)液晶高分子材料，其特征是，首先有機(jī)合成出單體X和交聯(lián)劑Y，然后再與一定量的光引發(fā)劑或者熱引發(fā)劑混合，放入反應(yīng)器中，選擇合適的光強(qiáng)或是反應(yīng)溫度，通過(guò)光聚合反應(yīng)或者熱聚合反應(yīng)生成液晶高分子材料； 其中，所述單體X的通式為 D1——A1——R 所述交聯(lián)劑Y的通式為 D2——A2——D3 其中R是H，或者是C1-C20的取代或未取代的烴基或者烷氧基，或者是具有極性的端基；A1、A2選自如下結(jié)構(gòu)中的一種基團(tuán)或是兩種以對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)鍵鏈接而成的基團(tuán)或是三種以對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)鍵鏈接起來(lái)而成的基團(tuán)，

—CH＝CH— —C≡C— —N＝N— —B—

—B—CH＝CH— —B—C≡C—
—B1—C≡C—B2— —B1—CH＝CH—B2— —B1—N＝N—B2— A1、A2的結(jié)構(gòu)相同或者不同，在上述基團(tuán)中，B、B1、B2是取代或未取代的脂肪族環(huán)、芳環(huán)、稠環(huán)、雜環(huán)，或者是它們相應(yīng)的衍生物，B、B1、B2的結(jié)構(gòu)相同或者不同，但A1、A2其中之一至少含有偶氮苯的共軛結(jié)構(gòu)，不限于以下結(jié)構(gòu)，
其中，D1～D3是含有能進(jìn)行聚合的碳碳雙鍵結(jié)構(gòu)的基團(tuán)，它們獨(dú)立選自如下結(jié)構(gòu)中的一種，D1～D3結(jié)構(gòu)相同或者不同，
其中R1是H或是CH3；R2是H，或者在單體通式中不出現(xiàn)，或是C1-C20的取代或未取代的烴基或烷氧基、烷硫基、烷氨基、二烷氨基、烷酰基、烷酰氧基、烷酰胺基、烷磺?；?，或者是它們相應(yīng)的衍生物。
在一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案中，R優(yōu)選的是C1～C12的取代或未取代的烴基或烷氧基，或者是具有極性的端基，所述具有極性的端基優(yōu)選自F、Cl、Br、I或酯基。
在一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案中，R2優(yōu)選的是C1～C12的取代或未取代的烴基，所述的烴基可以是飽和的或不飽和的，或選自烷氧基。
本發(fā)明中單體和交聯(lián)劑的摩爾比值為99:1—1:99。在一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案中，優(yōu)選為95:5—50:50。
其中，本發(fā)明涉及的光引發(fā)劑選自有機(jī)羰基類化合物和有機(jī)金屬類化合物，優(yōu)選自Irgacure 784、Irgacure 819，它們的結(jié)構(gòu)式如下
本發(fā)明涉及的熱引發(fā)劑選自偶氮類化合物，優(yōu)選自偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈。
其中，所選用的光引發(fā)劑或熱引發(fā)劑的用量為單體與交聯(lián)劑摩爾數(shù)之和的0.1％—10％，優(yōu)選的是1％—5％。
其中，進(jìn)行光聚合時(shí)所選擇的波長(zhǎng)范圍是300nm—800nm，優(yōu)選的是400nm-600nm；光的強(qiáng)度范圍是0.1mW/cm2—20mW/cm2，優(yōu)選的是1mW/cm2—10mW/cm2；進(jìn)行光聚合的聚合時(shí)間范圍是0.5h—20h，優(yōu)選的是2h—10h；聚合溫度范圍是50℃—200℃，優(yōu)選的是80℃—150℃。
進(jìn)行熱聚合的聚合時(shí)間范圍是1h—100h，優(yōu)選的是3h—50h；聚合溫度范圍是20℃—200℃，優(yōu)選的是40℃—150℃。
本發(fā)明另一個(gè)目的是提供一種使液晶高分子材料產(chǎn)生形變和恢復(fù)的方法，其特征是，在室溫下通過(guò)可見光照射即能夠使材料發(fā)生形變，再經(jīng)過(guò)的可見光照射或加熱又可回復(fù)到初始的狀態(tài)。
在上述方法中，控制材料形變的可見光的波長(zhǎng)為380nm—480nm，光強(qiáng)度在1mW/cm2—300mW/cm2，優(yōu)選為5mW/cm2—50mW/cm2。使材料恢復(fù)初始狀態(tài)的可見光的波長(zhǎng)為500nm-800nm，強(qiáng)度為1mW/cm2—300mW/cm2，，優(yōu)選為10mW/cm2-100mW/cm2。
本發(fā)明的再一目的是提供一種復(fù)合材料，所述的復(fù)合材料包括三層結(jié)構(gòu)，第一層為交聯(lián)液晶高分子材料，厚度為5μm—100μm；中間一層為復(fù)合用膠粘劑層，膠粘劑選自氰基丙烯酸酯類、聚氨酯類、丙烯酸類、聚丙烯酸類中的一種，其厚度為1μm—100μm；第三層為柔性基體材料，選自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、天然橡膠(NR)中的一種，其厚度為5μm—5mm。
在一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述的交聯(lián)液晶高分子材料的厚度為40μm—60μm，所述的膠粘劑層的厚度為5μm-30μm，所述的柔性基體材料的厚度為30μm-70μm。
本發(fā)明提供了一種新的光致形變液晶高分子材料及復(fù)合材料，該高分子材料在室溫下經(jīng)可見光的照射實(shí)現(xiàn)形變，再經(jīng)加熱或是可見光的照射又可恢復(fù)形變。該高分子材料和復(fù)合材料可用于微執(zhí)行器、人工肌肉等領(lǐng)域。



圖1為本發(fā)明實(shí)施例中合成交聯(lián)液晶高分子材料的實(shí)驗(yàn)裝置圖，其中標(biāo)記的含義是1-光源，2-間隔材料，3-摩擦方向，4-加熱臺(tái)，5-基板，6-液晶盒； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例中液晶高分子材料的光致形變和可逆回復(fù)過(guò)程示意圖，其中標(biāo)記的含義是7-基板，8-交聯(lián)液晶高分子材料，9-摩擦方向，10-可見光，11-發(fā)生形變的交聯(lián)液晶高分子材料，12-可見光，13-回復(fù)初始狀態(tài)的交聯(lián)液晶高分子材料。

具體實(shí)施例方式 現(xiàn)依據(jù)附圖，對(duì)本行發(fā)明做進(jìn)一步的描述。以單體丙烯酸-12-{4-[(4’-(4”-乙氧基苯基乙炔基)-2’-甲基)苯基偶氮]苯氧基}十二酯(A12ABT)和交聯(lián)劑4，4’-二[12-(丙烯酰氧基)十二烷氧基]偶氮苯(DA12AB)的合成、聚合、聚合后的交聯(lián)液晶高分子材料與聚乙烯的復(fù)合以及光致形變及恢復(fù)進(jìn)行具體實(shí)施例說(shuō)明。

實(shí)施例1 本實(shí)施例說(shuō)明了2-甲基-4-溴-4’-羥基偶氮苯的合成方法。首先把5.0g 2-甲基-4-溴苯胺溶于30mL的HCl溶液(1mol/L)中，加入1.9g亞硝酸鈉的水溶液12mL，在0℃～5℃下攪拌并加入3.7g碳酸鉀和2.6g苯酚的混合水溶液12mL，反應(yīng)3h，抽濾得到粗產(chǎn)物。經(jīng)純化后得到產(chǎn)物2-甲基-4-溴-4’-羥基偶氮苯5.6g。
實(shí)施例2 本實(shí)施例說(shuō)明了2-甲基-4-溴-4’-(12-羥基十二烷氧基)偶氮苯的合成方法。將實(shí)施例1中合成的5.6g 2-甲基-4-溴-4’-羥基偶氮苯溶于100mL N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，加入5.2g碳酸鉀，10.6g 12-溴-1-十二烷基醇，100℃加熱攪拌反應(yīng)3h。反應(yīng)物結(jié)束后加入蒸餾水，抽濾得到粗產(chǎn)物。經(jīng)純化后得到產(chǎn)物2-甲基-4-溴-4’-(12-羥基十二烷氧基)偶氮苯7.8g。
實(shí)施例3 本實(shí)施例說(shuō)明了2-甲基-4-(三甲基硅乙炔基)-4’-(12-羥基十二烷氧基)偶氮苯的合成方法。在一三頸瓶中，加入實(shí)施例2中合成的7.8g 2-甲基-4-溴-4’-(12-羥基十二烷氧基)偶氮苯，40g三甲基硅乙炔，1.5g三苯基磷，1.0g雙三苯基磷二氯化鈀(PdCl2(PPh3)2)，3mL三乙胺在氮?dú)獗Ｗo(hù)下溶于四氫呋喃(THF)中，在50℃下攪拌6h。經(jīng)萃取干燥后得到粗產(chǎn)物，再經(jīng)純化后得到產(chǎn)物2-甲基-4-(三甲基硅乙炔基)-4’-(12-羥基十二烷氧基)偶氮苯5.9g。
實(shí)施例4 本實(shí)施例說(shuō)明了2-甲基-4-乙炔基-4’-(12-羥基十二烷氧基)偶氮苯的合成方法。在500mL的燒瓶中，將實(shí)施例3中合成的5.9g 2-甲基-4-(三甲基硅乙炔基)-4’-(12-羥基十二烷氧基)偶氮苯和4.2g碳酸鉀加入到500mL甲醇中，室溫下反應(yīng)10h。經(jīng)萃取干燥后得到粗產(chǎn)物，再經(jīng)純化后得到產(chǎn)物2-甲基-4-乙炔基-4’-(12-羥基十二烷氧基)偶氮苯1.9g。
實(shí)施例5 本實(shí)施例說(shuō)明了2-甲基-4-(4”-乙氧基苯乙炔基)-4’-(12-羥基十二烷氧基)偶氮苯的合成方法。在一三頸瓶中，將實(shí)施例4中合成的1.9g 2-甲基-4-乙炔基-4’-(12-羥基十二烷氧基)偶氮苯，1.1g對(duì)乙氧基碘苯，0.5g三苯基磷，0.3gPdCl2(PPh3)2，0.5mL三乙胺在氮?dú)獗Ｗo(hù)下溶于THF中，在60℃下攪拌10h。經(jīng)萃取干燥后得到粗產(chǎn)物，再經(jīng)純化后得到產(chǎn)物2-甲基-4-(4-乙氧基苯乙炔基)-4’-(12-羥基十二烷氧基)偶氮苯0.8g。
實(shí)施例6 本實(shí)施例說(shuō)明了丙烯酸-12-{4-[(4’-(4”-乙氧基苯基乙炔基)-2’-甲基)苯基偶氮]苯氧基}十二酯(A12ABT)的合成方法。在一三頸瓶中，將實(shí)施例5中合成的0.8g 2-甲基-4-(4”-乙氧基苯乙炔基)-4’-(12-羥基十二烷氧基)偶氮苯，0.3mL三乙胺溶于THF中，滴加0.2mL丙烯酰氯后，在室溫下反應(yīng)24h。經(jīng)萃取干燥后得到粗產(chǎn)物，再經(jīng)純化后得到產(chǎn)物A12ABT0.5g。
實(shí)施例7 本實(shí)施例說(shuō)明了4-(12-羥基十二烷氧基)硝基苯的合成方法。在一三頸瓶中，將1.7g對(duì)硝基苯酚溶于DMF中，加入1.7g碳酸鉀，然后加入3.2g 12-溴-1-十二醇，回流反應(yīng)3h。反應(yīng)后加入蒸餾水，抽濾得粗產(chǎn)物，再經(jīng)純化后得到產(chǎn)物4-(12-羥基十二烷氧基)硝基苯3.4g。
實(shí)施例8 本實(shí)施例說(shuō)明了4-(12-羥基十二烷氧基)苯胺的合成方法。在一三頸瓶中，將3.4g(12-羥基十二烷氧基)硝基苯溶于THF中，加入0.5g 5％Pd/C和1.7g硼氫化鈉后，攪拌反應(yīng)2h，加入鹽酸中和，經(jīng)抽濾得粗產(chǎn)物，再經(jīng)純化后得到產(chǎn)物4-(12-羥基十二烷氧基)苯胺2.7g。
實(shí)施例9 本實(shí)施例說(shuō)明了4’-羥基-4-(12-羥基十二烷氧基)偶氮苯的合成方法。在燒杯中，將2.7g 4-(12-羥基十二烷氧基)苯胺溶于HCl溶液中，在0℃～5℃的條件下加入亞硝酸鈉0.6g的水溶液5mL，攪拌反應(yīng)2h，加入苯酚0.9g、氫氧化鈉0.4g的水溶液，攪拌反應(yīng)3h，抽濾得到固體，純化后得到產(chǎn)物4’-羥基-4-(12-羥基十二烷氧基)偶氮苯2.8g。
實(shí)施例10 本實(shí)施例說(shuō)明了4，4’-二(12-羥基十二烷氧基)偶氮苯的合成方法。在一三頸瓶中，將2.8g4’-羥基-4-(12-羥基十二烷氧基)偶氮苯溶于DMF中，加入0.5g碳酸鉀和1.8g12-溴十二醇，100℃下攪拌反應(yīng)4h。反應(yīng)結(jié)束后加入蒸餾水，抽濾得粗產(chǎn)物，純化后得到產(chǎn)物4，4’-二(12-羥基十二烷氧基)偶氮苯3.1g。
實(shí)施例11 本實(shí)施例說(shuō)明了4，4’-二[12-(丙烯酰氧基)十二烷氧基]偶氮苯(DA12AB)的合成方法。在一三頸瓶中，將3.1g 4，4’-二(12-羥基十二烷氧基)偶氮苯、1.1g三乙胺加入到THF中，攪拌條件下加入1.0g丙烯酰氯，室溫下攪拌反應(yīng)24h。經(jīng)萃取干燥后得到粗產(chǎn)物，再經(jīng)純化后得到產(chǎn)物4，4’-二[12-(丙烯酰氧基)十二烷氧基]偶氮苯(DA12AB)0.8g。
實(shí)施例12 此實(shí)施例說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例6、11中得到的A12ABT和DA12AB進(jìn)行光聚合制備液晶高分子材料的方法。請(qǐng)參見圖1所示，首先將A12ABT和DA12AB按摩爾數(shù)9010配比，然后加入A12ABT與DA12AB摩爾數(shù)之和5％的光引發(fā)劑Irgacure 784，熔融后注入兩塊基板5制成的液晶盒6中，兩塊基板5間放置了直徑一定的間隔材料2使兩基板5之間保持一定的間隔以控制所制得的交聯(lián)液晶高分子材料的厚度，基板5的內(nèi)表面被定向摩擦過(guò)，為的是使介晶基元沿著摩擦方向定向排列，摩擦方向3請(qǐng)見圖中所示，接著用加熱臺(tái)4控制反應(yīng)溫度110℃，并在光源1所發(fā)出的波長(zhǎng)大于545nm，光強(qiáng)為5mW/cm2的光照下反應(yīng)6h，打開液晶盒6得到交聯(lián)液晶高分子材料。
實(shí)施例13 此實(shí)施例說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例6、11中得到的A12ABT和DA12AB進(jìn)行熱聚合制備液晶高分子材料的方法。首先將A12ABT和DA12AB按摩爾數(shù)9010配比，然后加入A12ABT與DA12AB摩爾數(shù)之和1％的熱引發(fā)劑偶氮二異庚腈，熔融后注入兩塊基板5制成的液晶盒6中，兩塊基板5間放置了直徑一定的間隔材料2使兩基板5之間保持一定的間隔以控制所制得的交聯(lián)液晶高分子材料的厚度，基板5的內(nèi)表面被定向摩擦過(guò)，為的是使介晶基元沿著摩擦方向定向排列，摩擦方向3請(qǐng)見圖中所示，接著用加熱臺(tái)4控制反應(yīng)溫度100℃，反應(yīng)12h，打開液晶盒6得到交聯(lián)液晶高分子材料。
實(shí)施例14 此實(shí)施例說(shuō)明了以上所制備的交聯(lián)液晶高分子材料與聚乙烯材料進(jìn)行復(fù)合的方法。首先將50μm厚度的聚乙烯材料均勻地涂上約10μm厚度的膠粘劑層，然后取實(shí)施例13制備得到的交聯(lián)液晶高分子材料加工成30μm的厚度后，將其平整地放在涂有膠粘劑層的聚乙烯上面，施加約0.05Kg/cm2的壓力，待靜壓10min后，得到復(fù)合材料。
實(shí)施例15 本實(shí)施例說(shuō)明了交聯(lián)液晶高分子材料的光致形變的控制。請(qǐng)見圖2所示，將實(shí)施例10或11中得到的交聯(lián)液晶高分子材料8置于基板7上，然后在垂直于所述液晶高分子材料8上方啟動(dòng)波長(zhǎng)為436nm，光強(qiáng)為20mW/cm2可見光10，此時(shí)可以觀察到液晶高分子材料8沿著摩擦方向9彎向光源形成了發(fā)生形變的液晶高分子材料11。停止可見光10的照射后，啟動(dòng)波長(zhǎng)大于545nm，光強(qiáng)為18mW/cm2的可見光12，又可觀察到所述的發(fā)生形變的液晶高分子材料11變成了回復(fù)初始狀態(tài)的液晶高分子材料13，此過(guò)程可以循環(huán)多次操作，而液晶高分子材料8本身不出現(xiàn)明顯疲勞現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1、一種由可見光照射實(shí)現(xiàn)光致形變的液晶高分子材料，其特征是，首先有機(jī)合成出單體X和交聯(lián)劑Y，然后再與一定量的光引發(fā)劑或者熱引發(fā)劑混合，放入反應(yīng)器中，選擇合適的光強(qiáng)或是反應(yīng)溫度，通過(guò)光聚合反應(yīng)或者熱聚合反應(yīng)生成液晶高分子材料；
其中，所述單體X的通式為
D1—A1—R
所述交聯(lián)劑Y的通式為
D2—A2—D3
其中R是H，或者是C1-C20的取代或未取代的烴基或者烷氧基，或者是具有極性的端基；A1、A2選自如下結(jié)構(gòu)中的一種基團(tuán)或是兩種以對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)鍵鏈接而成的基團(tuán)或是三種以對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)鍵鏈接起來(lái)而成的基團(tuán)，
A1、A2的結(jié)構(gòu)相同或者不同，在上述基團(tuán)中，B、B1、B2是取代或未取代的脂肪族環(huán)、芳環(huán)、稠環(huán)、雜環(huán)，或者是它們相應(yīng)的衍生物，B、B1、B2的結(jié)構(gòu)相同或者不同，但A1、A2其中之一至少含有偶氮苯的共軛結(jié)構(gòu)，不限于以下結(jié)構(gòu)，
其中，D1～D3是含有能進(jìn)行聚合的碳碳雙鍵結(jié)構(gòu)的基團(tuán)，它們獨(dú)立選自如下結(jié)構(gòu)中的一種，D1～D3結(jié)構(gòu)相同或者不同，
其中R1是H或是CH3；R2是H，或者在單體通式中不出現(xiàn)，或是C1-C20的取代或未取代的烴基或烷氧基、烷硫基、烷氨基、二烷氨基、烷?；⑼轷Ｑ趸?、烷酰胺基、烷磺酰基，或者是它們相應(yīng)的衍生物。
2、如權(quán)利要求1所述的液晶高分子材料，其特征是，R優(yōu)選的是C1～C12的取代或未取代的烴基或烷氧基，或者是具有極性的端基，所述具有極性的端基優(yōu)選自F、Cl、Br、I或酯基。
3、如權(quán)利要求1所述的液晶高分子材料，其特征是，R2優(yōu)選的是C1～C12的取代或未取代的烴基，所述的烴基可以是飽和的或不飽和的，或選自烷氧基。
4、如權(quán)利要求1所述的液晶高分子材料，其特征是，單體X和交聯(lián)劑Y的摩爾比值為99∶1—1∶99，優(yōu)選的比值為95∶5—50∶50。
5、如權(quán)利要求1所述的液晶高分子材料，其特征是，所述的光引發(fā)劑選自有機(jī)羰基類化合物和有機(jī)金屬類化合物，優(yōu)選自Irgacure 784、Irgacure 819，它們的結(jié)構(gòu)式如下
6、如權(quán)利要求1所述的液晶高分子材料，其特征是，所述的熱引發(fā)劑選自偶氮類化合物，優(yōu)選自偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈。
7、如權(quán)利要求1所述的液晶高分子材料，其特征是，所選用的光引發(fā)劑或熱引發(fā)劑的用量為單體與交聯(lián)劑摩爾數(shù)之和的0.1％—10％，優(yōu)選的是1％—5％。
8、如權(quán)利要求1所述的液晶高分子材料，其特征是，進(jìn)行光聚合時(shí)所選擇的波長(zhǎng)范圍是300nm—800nm，優(yōu)選的是400nm-600nm；光的強(qiáng)度范圍是0.1mW/cm2—20mW/cm2，優(yōu)選的是1mW/cm2—10mW/cm2；進(jìn)行光聚合的聚合時(shí)間范圍是0.5h—20h，優(yōu)選的是2h—10h；聚合溫度范圍是50℃—200℃，優(yōu)選的是80℃—150℃。
9、如權(quán)利要求1所述的液晶高分子材料，其特征是，進(jìn)行熱聚合的聚合時(shí)間范圍是1h—100h，優(yōu)選的是3h—50h；聚合溫度范圍是20℃—200℃，優(yōu)選的是40℃—150℃。
10、一種使液晶高分子材料產(chǎn)生形變和恢復(fù)的方法，其特征是，在室溫下通過(guò)可見光照射即能夠使材料發(fā)生形變，再經(jīng)過(guò)的可見光照射或加熱又可回復(fù)到初始的狀態(tài)，其中控制材料形變的可見光的波長(zhǎng)為380nm—480nm，光強(qiáng)度在1mW/cm2—300mW/cm2，優(yōu)選為5mW/cm2—50mW/cm2，使材料恢復(fù)初始狀態(tài)的可見光的波長(zhǎng)為500nm-800nm，強(qiáng)度為1mW/cm2—300mW/cm2，，優(yōu)選為10mW/cm2-100mW/cm2。
11、一種復(fù)合材料，其特征是，所述的復(fù)合材料包括三層結(jié)構(gòu)，第一層為交聯(lián)液晶高分子材料，厚度為5μm—100μm；中間一層為復(fù)合用膠粘劑層，膠粘劑選自氰基丙烯酸酯類、聚氨酯類、丙烯酸類、聚丙烯酸類中的一種，其厚度為1μm—100μm；第三層為柔性基體材料，選自聚乙烯、聚丙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、天然橡膠中的一種，其厚度為5μm—5mm。
12、如權(quán)利要求11所述的復(fù)合材料，其特征是，所述的交聯(lián)液晶高分子材料的厚度為40μm—60μm，所述的膠粘劑層的厚度為5μm-30μm，所述的柔性基體材料的厚度為30μm-70μm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種新的光致形變液晶高分子材料及復(fù)合材料，該高分子材料在室溫下經(jīng)可見光的照射實(shí)現(xiàn)形變，再經(jīng)加熱或是可見光的照射又可恢復(fù)形變。該高分子材料和復(fù)合材料可用于微執(zhí)行器、人工肌肉等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C08F220/00GK101481440SQ20091004590
公開日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2009年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月22日
發(fā)明者俞燕蕾, 尹若元, 徐婉嫻, 程伏濤 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)