一种液晶弹性体材料及其制备方法与流程 专利技术说明

有机化合物处理,合成应用技术1.本发明涉及材料制备技术领域，尤其是涉及一种液晶弹性体材料及其制备方法。背景技术：2.液晶弹性体材料（liquid crystal elastomer，lce）是一种特殊的材料，它结合了液晶的有序性和弹性体的形变特性。液晶弹性体材料的分子结构呈现出类似于液晶的有序排列，但是其分子链也具有弹性形变的能力。因此，液晶弹性体具有许多独特的物理和化学特性，例如可控形变、可逆形变、光致形变、光学非线性性、自组装等。液晶弹性体材料在柔性电子、光学和医学等领域有着广泛的应用前景。3.液晶材料在光学领域已经得到广泛的应用，然而与其紧密相关的液晶弹性体材料作为一种新型的智能材料的研究正逐渐引起人们的重视。液晶弹性体（liquid crystal elastomer，lce）是指非交联型液晶聚合物经适度交联，并在各向同性态和液晶态的转变过程中显示弹性的聚合物，既具有液晶各向异性同时又具有聚合物网络的弹性。4.自1991年fin一kelmann1l等首次合成液晶弹性体以来，液晶弹性体的研究一直是液晶聚合物研究领域中的热点。其在人工肌肉、纳米机械、形状记忆、显示技术等方面有潜在的应用价值51。美国nasa研究中心、英国剑桥大学、德国、法国、日本等国多家研究机构在九十年代初期就从事了液晶弹性体在人工肌肉方向的应用研究。按照外场的刺激作用，液晶弹性体可分为化学刺激导致形变的液晶弹性体、光致形变液晶弹性体、电致形变液晶弹性体、热致形变液晶弹性体。5.现有的技术中，液晶弹性体存在光热转换效率不高、机械性能差和响应速度慢的缺点，限制了其进一步的应用。并且液晶弹性体的微粒在合成时，必须待在室温的环境下，一旦温度降低，液晶弹性体材料的前驱体会出现结晶而难以保持形状，稳定性较低。技术实现要素：6.针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种液晶弹性体材料及其制备方法，此液晶弹性体材料稳定性好，具有较好的机械强度，并且在低温时也能保持其形状，具有极大的经济推广价值。7.本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种液晶弹性体材料，按照质量份数包括以下原料：78-96份的对甲氧基苯甲酸-4-烯丙氧基联苯单酚酯、10-25份的液晶单体1,4-双-[4-(3-丙烯酰氧基丙氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯、25-42份丙烯酸酯液晶聚合单体、0.01-0.1份功能单体、 1-3份光引发剂、 0.6-1.2份的6-氨基-2,3-二氢茚-1-酮、0.2-0.8份的4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯基4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯甲酸酯、1-2份催化剂、20-40份交联剂、5-10份模板剂。[0008]本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述光引发剂包括2,2-二甲氧基-2苯基苯乙酮、偶氮二异丁腈、偶氮二异丁酸二甲酯、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦和苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐中的一种或几种。[0009]本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述催化剂为二氯（1，5－环辛二烯）铂。[0010]本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述交联剂包括3,6-二氧杂-1,8-辛烷二硫醇和/或季戊四醇四-3-巯基丙烯酸酯。[0011]本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述模板剂选自液晶e7、液晶7cb、液晶5cb和液晶8cb中的一种或多种。[0012]本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述对甲氧基苯甲酸-4-烯丙氧基联苯单酚酯与所述液晶单体1,4-双-[4-(3-丙烯酰氧基丙氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯的质量比为1-5∶10。[0013]本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述对甲氧基苯甲酸-4-烯丙氧基联苯单酚酯与所述液晶单体1,4-双-[4-(3-丙烯酰氧基丙氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯的质量比为2-4.5∶10。[0014]本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述丙烯酸酯液晶聚合单体为1,4-双[4-(6-丙烯酰氧基己氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯、(4-(((4-(丙烯酰氧基)丁氧基)羰基)氧基)苯甲酸2-甲基-1,4-二苯酚酯和2-甲基-1,4-苯二基二(4-[4-[(1-氧代-2-丙烯基)氧基]丁氧基]苯甲酸酯)中的一种或多种。[0015]本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述功能单体选自7-辛烯酸、6-庚烯酸和8-壬烯酸中的一种或多种。[0016]本发明还公开了一种如上述的一种液晶弹性体材料的制备方法，包括以下步骤：将78-96份的对甲氧基苯甲酸-4-烯丙氧基联苯单酚酯、10-25份的液晶单体1,4-双-[4-(3-丙烯酰氧基丙氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯、25-42份丙烯酸酯液晶聚合单体、0.01-0.1份功能单体、0.6-1.2份的6-氨基-2,3-二氢茚-1-酮、0.2-0.8份的4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯基4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯甲酸酯加入到反应釜中，搅拌40-80min溶解；然后将1-3份光引发剂、1-2份催化剂、20-40份交联剂、5-10份模板剂加入到反应釜中，控温65-80℃，反应40-80min，然后将物料加入到模具中，超声25-40min消除气泡，将模具放入85-95℃的烘箱中交联3-8h成膜；将成膜的弹性体单向拉伸65%-85%后，继续放入85-95℃的烘箱中交联40-55h，即可得到一种液晶弹性体新材料。[0017]综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：本发明公开了一种液晶弹性体材料及其制备方法，此液晶弹性体材料稳定性好，具有较好的机械强度，并且在低温时也能保持其形状，较低温度下微粒仍能稳定地存在，同时还能实现所预想的分子排列构型，具有极大的经济推广价值。实施方式[0018]下面将结合本技术实施例中，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例[0019]本发明公开了一种液晶弹性体材料，按照质量份数包括以下原料：78份的对甲氧基苯甲酸-4-烯丙氧基联苯单酚酯、10份的液晶单体1,4-双-[4-(3-丙烯酰氧基丙氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯、25份丙烯酸酯液晶聚合单体、0.01份功能单体、 1份光引发剂、 0.6的6-氨基-2,3-二氢茚-1-酮、0.2份的4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯基4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯甲酸酯、1份催化剂、20份交联剂、5份模板剂。[0020]光引发剂包括2,2-二甲氧基-2苯基苯乙酮、偶氮二异丁腈、偶氮二异丁酸二甲酯、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦和苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐中的一种或几种。[0021]催化剂为二氯（1，5－环辛二烯）铂。交联剂包括3,6-二氧杂-1,8-辛烷二硫醇和/或季戊四醇四-3-巯基丙烯酸酯。模板剂选自液晶e7、液晶7cb、液晶5cb和液晶8cb中的一种或多种。[0022]对甲氧基苯甲酸-4-烯丙氧基联苯单酚酯与液晶单体1,4-双-[4-(3-丙烯酰氧基丙氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯的质量比为1-5∶10。对甲氧基苯甲酸-4-烯丙氧基联苯单酚酯与液晶单体1,4-双-[4-(3-丙烯酰氧基丙氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯的质量比为2-4.5∶10。[0023]丙烯酸酯液晶聚合单体为1,4-双[4-(6-丙烯酰氧基己氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯、(4-(((4-(丙烯酰氧基)丁氧基)羰基)氧基)苯甲酸2-甲基-1,4-二苯酚酯和2-甲基-1,4-苯二基二(4-[4-[(1-氧代-2-丙烯基)氧基]丁氧基]苯甲酸酯)中的一种或多种。功能单体选自7-辛烯酸、6-庚烯酸和8-壬烯酸中的一种或多种。[0024]本实施例还公开了一种如上述的一种液晶弹性体材料的制备方法，包括以下步骤：将78份的对甲氧基苯甲酸-4-烯丙氧基联苯单酚酯、10份的液晶单体1,4-双-[4-(3-丙烯酰氧基丙氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯、25份丙烯酸酯液晶聚合单体、0.01份功能单体、0.6份的6-氨基-2,3-二氢茚-1-酮、0.2份的4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯基4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯甲酸酯加入到反应釜中，搅拌40-80min溶解；然后将1份光引发剂、1份催化剂、20份交联剂、5份模板剂加入到反应釜中，控温65℃，反应40min，然后将物料加入到模具中，超声25min消除气泡，将模具放入85℃的烘箱中交联3h成膜；将成膜的弹性体单向拉伸65%后，继续放入85℃的烘箱中交联40h，即可得到一种液晶弹性体新材料。实施例[0025]本发明公开了一种液晶弹性体材料，按照质量份数包括以下原料：96份的对甲氧基苯甲酸-4-烯丙氧基联苯单酚酯、25份的液晶单体1,4-双-[4-(3-丙烯酰氧基丙氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯、42份丙烯酸酯液晶聚合单体、0.1份功能单体、3份光引发剂、1.2份的6-氨基-2,3-二氢茚-1-酮、0.8份的4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯基4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯甲酸酯、2份催化剂、40份交联剂、10份模板剂。[0026]光引发剂包括2,2-二甲氧基-2苯基苯乙酮、偶氮二异丁腈、偶氮二异丁酸二甲酯、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦和苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐中的一种或几种。[0027]催化剂为二氯（1，5－环辛二烯）铂。交联剂包括3,6-二氧杂-1,8-辛烷二硫醇和/或季戊四醇四-3-巯基丙烯酸酯。模板剂选自液晶e7、液晶7cb、液晶5cb和液晶8cb中的一种或多种。[0028]对甲氧基苯甲酸-4-烯丙氧基联苯单酚酯与液晶单体1,4-双-[4-(3-丙烯酰氧基丙氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯的质量比为1-5∶10。对甲氧基苯甲酸-4-烯丙氧基联苯单酚酯与液晶单体1,4-双-[4-(3-丙烯酰氧基丙氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯的质量比为2-4.5∶10。[0029]丙烯酸酯液晶聚合单体为1,4-双[4-(6-丙烯酰氧基己氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯、(4-(((4-(丙烯酰氧基)丁氧基)羰基)氧基)苯甲酸2-甲基-1,4-二苯酚酯和2-甲基-1,4-苯二基二(4-[4-[(1-氧代-2-丙烯基)氧基]丁氧基]苯甲酸酯)中的一种或多种。功能单体选自7-辛烯酸、6-庚烯酸和8-壬烯酸中的一种或多种。[0030]本发明还公开了一种如上述的一种液晶弹性体材料的制备方法，包括以下步骤：将96份的对甲氧基苯甲酸-4-烯丙氧基联苯单酚酯、25份的液晶单体1,4-双-[4-(3-丙烯酰氧基丙氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯、42份丙烯酸酯液晶聚合单体、0.1份功能单体、1.2份的6-氨基-2,3-二氢茚-1-酮、0.8份的4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯基4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯甲酸酯加入到反应釜中，搅拌40-80min溶解；然后将3份光引发剂、2份催化剂、40份交联剂、10份模板剂加入到反应釜中，控温80℃，反应80min，然后将物料加入到模具中，超声40min消除气泡，将模具放入95℃的烘箱中交联8h成膜；将成膜的弹性体单向拉伸85%后，继续放入95℃的烘箱中交联55h，即可得到一种液晶弹性体新材料。实施例[0031]本发明公开了一种液晶弹性体材料，按照质量份数包括以下原料：87份的对甲氧基苯甲酸-4-烯丙氧基联苯单酚酯、17.5份的液晶单体1,4-双-[4-(3-丙烯酰氧基丙氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯、33.5份丙烯酸酯液晶聚合单体、0.055份功能单体、 2份光引发剂、0.9份的6-氨基-2,3-二氢茚-1-酮、0.5份的4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯基4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯甲酸酯、1.5份催化剂、30份交联剂、7.5份模板剂。[0032]光引发剂包括2,2-二甲氧基-2苯基苯乙酮、偶氮二异丁腈、偶氮二异丁酸二甲酯、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦和苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐中的一种或几种。[0033]催化剂为二氯（1，5－环辛二烯）铂。交联剂包括3,6-二氧杂-1,8-辛烷二硫醇和/或季戊四醇四-3-巯基丙烯酸酯。模板剂选自液晶e7、液晶7cb、液晶5cb和液晶8cb中的一种或多种。[0034]对甲氧基苯甲酸-4-烯丙氧基联苯单酚酯与液晶单体1,4-双-[4-(3-丙烯酰氧基丙氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯的质量比为1-5∶10。对甲氧基苯甲酸-4-烯丙氧基联苯单酚酯与液晶单体1,4-双-[4-(3-丙烯酰氧基丙氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯的质量比为2-4.5∶10。[0035]丙烯酸酯液晶聚合单体为1,4-双[4-(6-丙烯酰氧基己氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯、(4-(((4-(丙烯酰氧基)丁氧基)羰基)氧基)苯甲酸2-甲基-1,4-二苯酚酯和2-甲基-1,4-苯二基二(4-[4-[(1-氧代-2-丙烯基)氧基]丁氧基]苯甲酸酯)中的一种或多种。功能单体选自7-辛烯酸、6-庚烯酸和8-壬烯酸中的一种或多种。[0036]本发明还公开了一种如上述的一种液晶弹性体材料的制备方法，包括以下步骤：将87份的对甲氧基苯甲酸-4-烯丙氧基联苯单酚酯、17.5份的液晶单体1,4-双-[4-(3-丙烯酰氧基丙氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯、33.5份丙烯酸酯液晶聚合单体、0.055份功能单体、0.9份的6-氨基-2,3-二氢茚-1-酮、0.5份的4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯基4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯甲酸酯加入到反应釜中，搅拌40-80min溶解；然后将2份光引发剂、1.5份催化剂、30份交联剂、7.5份模板剂加入到反应釜中，控温72.5℃，反应60min，然后将物料加入到模具中，超声32.5min消除气泡，将模具放入90℃的烘箱中交联5.5h成膜；将成膜的弹性体单向拉伸75%后，继续放入90℃的烘箱中交联47.5h，即可得到一种液晶弹性体新材料。[0037]本实施例的实施原理为：本发明公开了一种液晶弹性体材料及其制备方法，此液晶弹性体材料稳定性好，具有较好的机械强度，并且在低温时也能保持其形状，较低温度下微粒仍能稳定地存在，同时还能实现所预想的分子排列构型，具有极大的经济推广价值。[0038]本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。









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