光致取向调控偶氮苯侧链液晶聚合物的阻隔特性研究

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1、第7期高分子学报No．72011年7月ACTAPOLYMERICASINICAJul．，2011*光致取向调控偶氮苯侧链液晶聚合物的阻隔特性研究＊＊刘剑王明乐吴晓华陈雄李园园(四川省非金属复合与功能材料重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地西南科技大学绵阳621010)摘要研究了液晶分子的排列方式对聚合物膜阻隔特性的影响，采用473nm线偏振光照无定形偶氮液晶聚合物，使其介晶基元发生从无序到有序的取向排列．用膜透射率变化和锥光干涉图表征了分子的取向，其锥光干涉图为粗黑十字，说明在线偏振光下作用下液晶分子取向形成了单相畴沿面内排列的

2、有序态．用金属表面氧化法进一步研究了取向态聚合物膜的阻隔性能．实验结果表明，取向后膜对水和氧气的阻隔性约为多相畴热致液晶相的1.25倍，是无定型态膜的2.5倍．光致取向使光照区域内所有介晶基元沿偏振光电矢量垂直方向排列，形成为整体的单相畴有序区，相当于消除了热致液晶相中多相畴液晶微相区之间的可渗透的无序区，因此光致取向能显著提高液晶聚合物膜的阻隔性能．关键词偶氮苯，液晶，光致取向，锥光干涉图，阻隔性能近年来，在食品、药品包装和精密电子元器件合物具有有序的特性，光致取向已在光信息存储仪器等封装领域，对包装材料的阻隔性能要求越材料、非线性

3、光学材料、纳米材料等领域得到广泛［9～15］来越高．常用的具有高阻隔特性的聚合物，通常只应用．在前面的研究中，我们通过对无定形表现为对水汽、氧气具有单一的高阻隔特性．液晶态的聚合物PM3ABCN进行热处理，由于热致液聚合物则同时对氧气、水汽等都具有很高的阻隔晶相的形成，能显著改变液晶聚合物的阻隔性［1，2］［3，4］［16］特性．Paul等提出气体在液晶聚合物中传能．在热致液晶相中，聚合物处于多相畴状态，输的两相模型能较好的解释小分子气体在液晶聚相畴边界及相畴间区域的渗透性较大．光致取向合物体系中的传输．该模型认为，在液晶聚合物体可使

4、光照的区域内所有介晶基元沿偏振光电矢量系中，液晶相与结晶相一样，小分子不能渗透通垂直的方向排列，形成单相畴的分子排列状态，可过，分子只能在具有较高自由体积的无定形区或能进一步降低小分子在聚合物中的渗透．本文报有序度较低的液晶相边界区传输．因此有序液晶道液晶聚合物薄膜在光致取向作用下对水和氧等相的形成、自由体积的大小以及介晶基元的排列小分子在聚合物膜中的渗透能力的调控行为．方式都将显著影响小分子在液晶聚合物中的传输［5］1实验部分渗透过程．偶氮苯基团可以在光和热的作用下进行1.1试剂与仪器transcis异构化转变，trans偶氮苯具

5、有棒状的分实验所用的试剂均采用常规的纯化方法处理子结构特性，能成为形成液晶相的介晶基元，当偶后使用．分子排列方式采用OlympusBX-51型偏氮苯分子通过一定的柔性间隔基团接入到聚合物光显微镜(POM)锥光体系进行表征;聚合物的光主链时，就使聚合物具有了液晶特性．当采用线偏吸收采用UV-3150型紫外可见分光光谱仪测定;振光使偶氮苯基团发生光致异构化时，偶氮苯基取向光源为ModelBcl-473型线偏振光激光器．团与电场矢量方向垂直时没有活性，所以偶氮苯1.2聚合物薄膜的光致取向基团在线偏振光作用下能够沿垂直偏振光电矢量实验用的聚合

6、物PM3ABCN的合成及表征参［6～8］方向取向排列．取向的偶氮苯型侧链液晶聚阅文献［16～19］．采用溶液铸膜法分别在玻璃基*2010-06-28收稿，2010-09-10修稿;国家自然科学基金(基金号20774076)资助项目;＊＊通讯联系人，E-mail:jianliu@swust．edu．cndoi:10．3724/SP．J．1105．2011．10197729730高分子学报2011年片和铁片表面制得聚合物膜，通过改变溶液的浓度控制膜的厚度，得到厚度约为1μm均匀透明的聚合物膜．用玻璃基底的聚合物膜进行取向态表征，并用采用相

7、同的取向条件对铁基底的液晶聚合物膜进行取向．光致取向装置如图1所示，跟据检测光经过正交偏振器P1、P2后的透射率变化来考察薄膜的光致取向．为使取向光最大程度地被偶氮介晶基元吸收，473nm的激光以45°角入射到液晶聚合物样品表面，并使其偏振方向与［7］检测光的偏振方法呈45°夹角．Fig．2UVspectrumofPM3ABCNinTHFFig．1Opticalsetupfortheorientationofazobenzenegroupsbypolarizedlight1.3阻隔性测试实验采用金属表面氧化法对偶氮苯型侧链液［20］晶

8、聚合物的阻隔特性进行表征．金属基片采用Fig．3PhotoinducedanisotropyofPM3ABCNfilmsupon生铁样品，尺寸为30mm×30mm×3mm，密度473nmlinearpolarizedli