通过表面涂层的锚定效应控制液晶聚合物畴区取向的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及材料领域，特别涉及一种通过可剥离的表面涂层控制液晶基元的锚定 作用调节液晶聚合物畴区取向的方法。
【背景技术】
[0002] 液晶在机械摩擦的表面的取向是一种广泛被认可的现象，并在显示技术和设备的 制造上得到了广泛的应用，因此，液晶的表面效应和液晶的锚定效应在材料化学和物理学 方面引起了极大的兴趣。液晶聚合物结合了液晶和聚合物的性质，其本体相行为和相结构 得到了广泛的研宄，本体中通过取向控制其力学性能也得了应用。另一方面，液晶聚合物薄 膜中畴区的排列和取向受到表面和界面的影响，不同类型的表面，比如硬质无机材料，软质 生物连接口，可以用来引发不同类型的取向行为。因此，利用界面效用和表面效用调控其畴 区取向使其能满足薄膜器件的特定要求，具有重要的意义。
[0003] 液晶分子的取向与基质表面性质有密切的关系。因为液晶在实际应用中，都需要 规则排列，而其取向程度直接取决于基底的表面作用。为了实现薄膜中聚合物的畴区取向， 必须合适控制薄膜与表面和基底的界面相互作用。除此之外，近来其它方法也被用来获得 长程有序的薄膜，比如外部磁场、剪切、溶剂蒸发。与上述那些方法相比，表面涂层的方法更 有效，因为它可以用来制备工业化的纳米材料。传统表面涂层的方法在于表面涂层的组分 与所使用的嵌段聚合物具有相似的组分，从而可以精确控制嵌段共聚物的各个组分与涂层 之间的界面作用，然而，只能适用于嵌段聚合物，不能控制均聚物的畴区取向。由于空气界 面对液晶的锚定效应，小分子棒状液晶基元一般垂直空气界面，并且空气界面与液晶层状 结构的法向方向垂直。当对自由表面进行修饰时，小分子棒状液晶基元的排列将发生改变。 因此，在此，我们试图利用该原理，通过一种表面涂层的锚定效应来控制液晶聚合物畴区的 取向。同时该表面涂层可以很方便的去除，这样方便直接研宄它的形貌，更有利于得到纯净 的单一的聚合物薄膜。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在通过引入易剥离的表面涂层来控制液晶的锚定取向，提供一种通过表 面涂层的锚定效应控制液晶聚合物畴区取向的方法。
[0005] 本发明的技术方案为：
[0006]一种通过表面涂层的锚定效应控制液晶聚合物畴区取向的方法，包括如下步骤：
[0007] (1)将液晶聚合物溶于氯苯中，将聚合物溶液旋涂得到液晶聚合物薄膜；
[0008] (2)待溶剂完全挥发后，再在液晶聚合物薄膜表面旋涂表面涂层；
[0009] (3)然后进行退火，退火完成后降温即得具有可剥离表面涂层的液晶聚合物薄膜。
[0010] 进一步，所述液晶聚合物的结构如式I所示
[0011]
【主权项】
1. 一种通过表面涂层的锚定效应控制液晶聚合物畴区取向的方法，其特征在于包括如 下步骤： (1) 将液晶聚合物溶于氯苯中，将聚合物溶液旋涂得到液晶聚合物薄膜； (2) 待溶剂完全挥发后，再在液晶聚合物薄膜表面旋涂表面涂层； (3) 然后进行退火，退火完成后降温即得具有可剥离表面涂层的液晶聚合物薄膜。
2. 根据权利要求1所述的通过表面涂层的锚定效应控制液晶聚合物畴区取向的方法， 其特征在于：所述液晶聚合物的结构如式I所示
其中&为氢、烷基中的一种，R2是氢、烷基或烷氧基中的一种，R3是氢、烷基、烷氧基、硝 基、氰基、磺酸基、卤素原子中的一种； A是C或Si; E是烷基、烷氧基、酯基、羰基、酰胺基中的一种或它们的同系物或异构体中的一种；
为式II中的一种；
所述的液晶聚合物的制备方法如下： (a) 合成含有双键的液晶单体， 所述的含有双键的液晶单体的结构式如式III所示
式III中，其中札为氢、烷基中的一种， R2是氢、烷基或烷氧基中的一种， 馬是氛、烷基、烷氧基、5肖基、氛基、横酸基、卤素原子中的一种， E是烷基、烷氧基、酯基、羰基、酰胺基中的一种或它们的同系物或异构体中的一种； (b) 将上述单体通过自由基聚合方法在50-150°C的条件下聚合得到液晶聚合物。
3. 根据权利要求1或2所述的通过表面涂层的锚定效应控制液晶聚合物畴区取向的方 法，其特征在于：所述的可剥离的表面涂层为聚乙烯基吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸甲酯-甲基 丙烯酸、聚丙烯酸钠和聚丙烯酰胺中的一种。
4. 根据权利要求1或2所述的通过表面涂层的锚定效应控制液晶聚合物畴区取向的方 法，其特征在于：所述步骤（3)的退火温度为100-200°C，时间为6-12min。
5. 根据权利要求1或2所述的通过表面涂层的锚定效应控制液晶聚合物畴区取向的方 法，其特征在于：所述步骤（3)的降温速率为1-10°C/min。
【专利摘要】本发明公开了一种通过表面涂层的锚定效应控制液晶聚合物畴区取向的方法。首先合成液晶单体，聚合得到液晶聚合物，然后将该聚合物溶解后旋涂得到薄膜，再在聚合物表面旋涂表面涂层，然后进行退火，即得具有可剥离表面涂层的液晶聚合物薄膜。本发明不必控制表面涂层的极性，且表面涂层的聚合物易于获得。与由嵌段共聚物组成的表面涂层相比，本发明的可剥离表面涂层容易去除而不影响聚合物的性质，为研究液晶聚合物的形貌提供了便利。此外，本发明的液晶单体和聚合物均容易合成，通过可剥离表面涂层的方法控制液晶的锚定取向的方法可以应用于工业化纳米材料的制备，且因表面涂层具有可溶性及无毒害等优点，使本发明在生物材料上具有潜在的应用价值。
【IPC分类】C08J7-00, C08F120-34, C08J7-04, C09D5-20, C09K19-38
【公开号】CN104693467
【申请号】CN201510061036
【发明人】谢鹤楼, 唐军, 倪彬, 李·保罗, 钟冠群, 张海良
【申请人】湘潭大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年2月5日