通過表面涂層的錨定效應(yīng)控制液晶聚合物疇區(qū)取向的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，特別涉及一種通過可剝離的表面涂層控制液晶基元的錨定 作用調(diào)節(jié)液晶聚合物疇區(qū)取向的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 液晶在機(jī)械摩擦的表面的取向是一種廣泛被認(rèn)可的現(xiàn)象，并在顯示技術(shù)和設(shè)備的 制造上得到了廣泛的應(yīng)用，因此，液晶的表面效應(yīng)和液晶的錨定效應(yīng)在材料化學(xué)和物理學(xué) 方面引起了極大的興趣。液晶聚合物結(jié)合了液晶和聚合物的性質(zhì)，其本體相行為和相結(jié)構(gòu) 得到了廣泛的研宄，本體中通過取向控制其力學(xué)性能也得了應(yīng)用。另一方面，液晶聚合物薄 膜中疇區(qū)的排列和取向受到表面和界面的影響，不同類型的表面，比如硬質(zhì)無機(jī)材料，軟質(zhì) 生物連接口，可以用來引發(fā)不同類型的取向行為。因此，利用界面效用和表面效用調(diào)控其疇 區(qū)取向使其能滿足薄膜器件的特定要求，具有重要的意義。
[0003] 液晶分子的取向與基質(zhì)表面性質(zhì)有密切的關(guān)系。因?yàn)橐壕г趯?shí)際應(yīng)用中，都需要 規(guī)則排列，而其取向程度直接取決于基底的表面作用。為了實(shí)現(xiàn)薄膜中聚合物的疇區(qū)取向， 必須合適控制薄膜與表面和基底的界面相互作用。除此之外，近來其它方法也被用來獲得 長程有序的薄膜，比如外部磁場(chǎng)、剪切、溶劑蒸發(fā)。與上述那些方法相比，表面涂層的方法更 有效，因?yàn)樗梢杂脕碇苽涔I(yè)化的納米材料。傳統(tǒng)表面涂層的方法在于表面涂層的組分 與所使用的嵌段聚合物具有相似的組分，從而可以精確控制嵌段共聚物的各個(gè)組分與涂層 之間的界面作用，然而，只能適用于嵌段聚合物，不能控制均聚物的疇區(qū)取向。由于空氣界 面對(duì)液晶的錨定效應(yīng)，小分子棒狀液晶基元一般垂直空氣界面，并且空氣界面與液晶層狀 結(jié)構(gòu)的法向方向垂直。當(dāng)對(duì)自由表面進(jìn)行修飾時(shí)，小分子棒狀液晶基元的排列將發(fā)生改變。 因此，在此，我們?cè)噲D利用該原理，通過一種表面涂層的錨定效應(yīng)來控制液晶聚合物疇區(qū)的 取向。同時(shí)該表面涂層可以很方便的去除，這樣方便直接研宄它的形貌，更有利于得到純凈 的單一的聚合物薄膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在通過引入易剝離的表面涂層來控制液晶的錨定取向，提供一種通過表 面涂層的錨定效應(yīng)控制液晶聚合物疇區(qū)取向的方法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0006]一種通過表面涂層的錨定效應(yīng)控制液晶聚合物疇區(qū)取向的方法，包括如下步驟：
[0007] (1)將液晶聚合物溶于氯苯中，將聚合物溶液旋涂得到液晶聚合物薄膜；
[0008] (2)待溶劑完全揮發(fā)后，再在液晶聚合物薄膜表面旋涂表面涂層；
[0009] (3)然后進(jìn)行退火，退火完成后降溫即得具有可剝離表面涂層的液晶聚合物薄膜。
[0010] 進(jìn)一步，所述液晶聚合物的結(jié)構(gòu)如式I所示
[0011]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種通過表面涂層的錨定效應(yīng)控制液晶聚合物疇區(qū)取向的方法，其特征在于包括如 下步驟： (1) 將液晶聚合物溶于氯苯中，將聚合物溶液旋涂得到液晶聚合物薄膜； (2) 待溶劑完全揮發(fā)后，再在液晶聚合物薄膜表面旋涂表面涂層； (3) 然后進(jìn)行退火，退火完成后降溫即得具有可剝離表面涂層的液晶聚合物薄膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過表面涂層的錨定效應(yīng)控制液晶聚合物疇區(qū)取向的方法， 其特征在于：所述液晶聚合物的結(jié)構(gòu)如式I所示
其中&為氫、烷基中的一種，R2是氫、烷基或烷氧基中的一種，R3是氫、烷基、烷氧基、硝 基、氰基、磺酸基、鹵素原子中的一種； A是C或Si; E是烷基、烷氧基、酯基、羰基、酰胺基中的一種或它們的同系物或異構(gòu)體中的一種；
為式II中的一種；
所述的液晶聚合物的制備方法如下： (a) 合成含有雙鍵的液晶單體， 所述的含有雙鍵的液晶單體的結(jié)構(gòu)式如式III所示
式III中，其中札為氫、烷基中的一種， R2是氫、烷基或烷氧基中的一種， 馬是氛、烷基、烷氧基、5肖基、氛基、橫酸基、鹵素原子中的一種， E是烷基、烷氧基、酯基、羰基、酰胺基中的一種或它們的同系物或異構(gòu)體中的一種； (b) 將上述單體通過自由基聚合方法在50-150°C的條件下聚合得到液晶聚合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通過表面涂層的錨定效應(yīng)控制液晶聚合物疇區(qū)取向的方 法，其特征在于：所述的可剝離的表面涂層為聚乙烯基吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸甲酯-甲基 丙烯酸、聚丙烯酸鈉和聚丙烯酰胺中的一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通過表面涂層的錨定效應(yīng)控制液晶聚合物疇區(qū)取向的方 法，其特征在于：所述步驟（3)的退火溫度為100-200°C，時(shí)間為6-12min。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通過表面涂層的錨定效應(yīng)控制液晶聚合物疇區(qū)取向的方 法，其特征在于：所述步驟（3)的降溫速率為1-10°C/min。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種通過表面涂層的錨定效應(yīng)控制液晶聚合物疇區(qū)取向的方法。首先合成液晶單體，聚合得到液晶聚合物，然后將該聚合物溶解后旋涂得到薄膜，再在聚合物表面旋涂表面涂層，然后進(jìn)行退火，即得具有可剝離表面涂層的液晶聚合物薄膜。本發(fā)明不必控制表面涂層的極性，且表面涂層的聚合物易于獲得。與由嵌段共聚物組成的表面涂層相比，本發(fā)明的可剝離表面涂層容易去除而不影響聚合物的性質(zhì)，為研究液晶聚合物的形貌提供了便利。此外，本發(fā)明的液晶單體和聚合物均容易合成，通過可剝離表面涂層的方法控制液晶的錨定取向的方法可以應(yīng)用于工業(yè)化納米材料的制備，且因表面涂層具有可溶性及無毒害等優(yōu)點(diǎn)，使本發(fā)明在生物材料上具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
【IPC分類】C08J7-00, C08F120-34, C08J7-04, C09D5-20, C09K19-38
【公開號(hào)】CN104693467
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510061036
【發(fā)明人】謝鶴樓, 唐軍, 倪彬, 李·保羅, 鐘冠群, 張海良
【申請(qǐng)人】湘潭大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年2月5日