一种点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子的制备方法

文档序号:1108265 发布日期:2020-09-29 浏览:9次 >En<

阅读说明:本技术 一种点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子的制备方法 (Preparation method of click-modified polysiloxane side chain liquid crystal polymer ) 是由 洪希杭 王冬 王慧东 于 2020-06-28 设计创作,主要内容包括:本发明专利公开一种点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子的制备方法,首先采用微波辐照制备对烯氧基苯甲酸,紫外和激光照射联合技术制备出4-烯丙氧基苯甲酰氯及液晶性单体,然后利用回流反应制备对碘烯丙氧基和对-(二丁基氨基)苯基乙炔,上述物质在紫外、激光及微波联合作用下依据硅氢加成反应原理合成出聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体,再经三键修饰、点击化学修饰制备出点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子。该技术充分利用微波、紫外及激光的化学能量对材料进行合成和精确点位的化学修饰,能够克服产物纯度不足、催化剂不易移除等缺陷,并获得性能优异的液晶高分子材料,该技术也为材料的快速控制合成和工业化生产提供了一条可行的技术路线。(The invention discloses a preparation method of a click-modified polysiloxane side chain liquid crystal polymer, which comprises the steps of firstly preparing p-alkenyloxybenzoic acid by adopting microwave irradiation, preparing 4-allyloxybenzoyl chloride and a liquid crystal monomer by adopting an ultraviolet and laser irradiation combined technology, then preparing p-iodoallyloxy and p- (dibutylamino) phenylacetylene by utilizing a reflux reaction, synthesizing a polysiloxane side chain liquid crystal polymer white solid by the substances under the combined action of ultraviolet, laser and microwave according to a hydrosilylation reaction principle, and then preparing the click-modified polysiloxane side chain liquid crystal polymer by carrying out triple bond modification and click chemical modification. The technology makes full use of the chemical energy of microwave, ultraviolet and laser to synthesize the material and chemically modify the precise point position, can overcome the defects of insufficient product purity, difficult removal of the catalyst and the like, obtains the liquid crystal polymer material with excellent performance, and provides a feasible technical route for the rapid control synthesis and the industrial production of the material.)

一种点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子的制备方法

【技术领域】:本发明专利属于有机材料合成领域,具体涉及一种点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子的制备方法。

【技术背景】:液晶高分子聚合物属于高分子材料研究领域,其将液晶的各向异性与聚合物的力学性质集于一身,具有良好的可加工性、光学各向异性、介电各向异性等特性,广泛应用于光电、生物、高强高模量纤维、塑料工程等领域(Yao W,Gao Y,Yuan X,etal.Synthesis and self-assembly behaviours of side-chain smectic thiol-enepolymers based on the polysiloxane backbone[J].J.Mater.Chem.C,2016,4(7):1425-1440.)。

聚硅氧烷侧链液晶聚合物是以聚硅氧烷类齐聚物或高聚物为主链,液晶小分子基元悬挂在侧链上而形成的一种液晶高分子材料,大量的理论和实验结果显示,由于Si-O键的键能比C-C键的键能更低,其在合成聚硅氧烷侧链液晶高分子过程中,小分子液晶基元有很大的自由度来获得能量最低的最佳排列,使得到的聚合物具有较低的玻璃化转变温度和较宽的液晶相温域范围(Zhang L Y,Yao W H,Gao Y Z,et al.Polysiloxane-based sidechain liquid crystal polymers:from synthesis to structure-phase transitionbehavior relationships[J].Polymers,2018,10(7):794.)。

目前,聚硅氧烷侧链液晶高分子普遍是通过传统的氢化硅烷化反应将烯基液晶性单体接枝到含氢硅油上而得到,该法存在两个有待攻克的技术难点:其一,如何将合成过程中使用的贵金属铂在后续纯化中完全去除;其二,得到的目标产物实际上是马氏加成产物与反马氏加成产物的混合物,影响了对单一产物的结构和性能表征(叱干津,陈卫星,朱生勃,等.聚硅氧烷侧链胆固醇酯液晶聚合物的合成及性能研究[J].应用化工,2019,048(003):517-520)。针对这一问题,本发明专利提供一种点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子的制备方法,利用微波辐照、紫外及Nd:YAG(neodymium-doped yttrium aluminumgarnet,Nd:Y3Al5O12)固体脉冲激光为能量源,经过系列步骤合成聚硅氧烷侧链液晶高分子,该合成技术利用微波、紫外及激光的化学能量对材料进行合成和精确点位的化学修饰从而克服产物纯度不足等缺陷,并获得性能优异的液晶高分子材料;同时该技术路线具有操作简单、反应能量集中、操作易于工业化等优势,具有光明的应用前景,这也为同类型材料的快速合成和产物纯化提供了新思路。

发明内容

】:本发明专利的目的在于提供一种点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子的制备方法,首先采用微波辐照法制备对烯氧基苯甲酸,再利用紫外和Nd:YAG固体脉冲激光联合技术分别制备4-烯丙氧基苯甲酰氯及液晶性单体,然后利用回流反应制备出对碘烯丙氧基和对-(二丁基氨基)苯基乙炔,上述物质在激光、紫外及微波联用下依据硅氢加成反应原理进一步合成出聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体,然后经三键修饰,点击化学修饰,即可制备出点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子,该聚硅氧烷侧链液晶高分子可以通过调节间隔基中碳链长度和侧链液晶单体的结构及点击修饰部分的接枝摩尔比例来调节聚硅氧烷侧链液晶高分子的性能,从而获得具有不同性能的聚硅氧烷侧链液晶高分子,所得物质可用于光电、生物、塑料工程等领域,合成方法也为聚硅氧烷侧链液晶高分子的快速控制合成和工业化生产提供了一条可行的技术路线。

【本发明的技术方案】:

本发明专利提供一种点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子的制备方法,该非线性光学效应的聚硅氧烷侧链液晶高分子其结构通式如下:

Figure BDA0002558564650000031

其中:m,p,q均为大于等于3的整数,n为0~16间的整数;

R选自

Figure BDA0002558564650000032

中的一种,

所使用的其中一种液晶单体为对烯氧基苯甲酸胆固醇酯,其结构式为:

所使用的另外一种液晶性单体为对烯氧基苯甲酸醇酯,其结构式为:

其中R为中的一种;

所使用的点击修饰部分,其结构通式为:

本发明专利提供一种点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子的制备方法,通过聚甲基含氢硅油与对烯氧基苯甲酸胆固醇酯和/或对烯氧基苯甲酸醇酯和对碘烯丙氧基苯经过硅氢加成,再与对-(二丁基氨基)苯基乙炔反应,最后与7,7,8,8-四氰基对苯二醌二甲烷、四氰基乙烯、2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰醌-二甲烷点击反应,得到具有不同性质的聚硅氧烷侧链液晶高分子,具体通过如下技术方案实现:

步骤一、对烯氧基苯甲酸的制备

将0.001~0.100mol对羟基苯甲酸乙酯、0.001~0.100mol烯溴、0.001~0.100mol固体碳酸钾和100~500mL丙酮的混合物放入100~1000mL烧瓶中,再移入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流的微波反应器中,只开微波能量,其中微波功率500~1000W,频率2450MHz,加热温度25~200℃,加热时长1~36h,微波加热时要伴随回流冷凝,微波反应器内超过既定温度时,会关闭微波发生器降温,低于既定温度时,会打开微波发生器升温,反应过程开启回流冷凝装置;微波结束后,将所得产物过滤,并在30℃条件下以80~100r/min速率旋蒸至丙酮除去后,向产物中加入100~300mL***,再加入100mL蒸馏水,搅拌5~10min,静置分层后,将***层和蒸馏水层分离,并用5%~30%NaOH水溶液50~200mL将醚层萃取两次,然后在35~40℃下将***蒸发,再将所得残留物投入到300mL含有30g KOH的乙醇:水质量比为1:2的混合物中煮沸至残留物溶解,接着将溶液冷却至室温,在100~2000r/min速率下搅拌溶液,同时加入6mol/L的盐酸溶液,调节pH=1~2,将所得产物过滤,得粗产物,用300mL蒸馏水搅拌洗涤过滤后的固相物30min,将洗涤后的产物加入到80℃下回流加热搅拌的乙醇中,至产物不再继续溶解为止,再放入5℃的冰箱中快速冷却10~30min,过滤混合物后得到白色针状晶体,将晶体产物在30~60℃下真空干燥12~72h,得到对烯氧基苯甲酸;

步骤二、4-烯丙氧基苯甲酰氯的制备

将步骤一中得到的白色针状晶体和5~30mL亚硫酰氯加入装有氯化氢吸收仪的20~100mL烧瓶中,将烧瓶转入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流的微波反应器中,开启紫外光和激光照射烧瓶,其中紫外波长190~400nm、功率5mW/cm2~15W/cm2,Nd:YAG固体脉冲激光波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2~6mm,重复频率2~40Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下1~3mm,照射时长0.1~20h,照射温度20~200℃,照射过程中以200~2000r/min速率搅拌混合物,加热时要伴随回流冷凝,然后取出溶液,在-0.09MPa,40℃条件下减压蒸馏10min除去过量的亚硫酰氯,得到4-烯丙氧基苯甲酰氯;

步骤三、液晶性单体对烯氧基苯甲酸胆固醇酯的制备

将得到的4-烯丙氧基苯甲酰氯溶解在1~50mL干燥的二氯甲烷中,将0.01~1.00mmol的胆固醇和1~20mL吡啶加入到50~200mL干燥的二氯甲烷中,再将4-烯丙氧基苯甲酰氯溶液逐滴滴加到含有胆固醇和吡啶的二氯甲烷冷液中,将混合液转入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流的微波反应器中,只开紫外光和激光照射烧瓶,其中紫外波长190~400nm、功率5mW/cm2~15W/cm2,Nd:YAG固体脉冲激光波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2~6mm,重复频率2~40Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下1~3mm,照射时长0.1~10h,照射温度20~200℃,照射过程中以200~2000r/min速率搅拌混合物同时伴随回流冷凝,然后取出溶液,向滤液中加入100~500mL乙醇来沉淀粗产物,并从乙醇中重结晶,得到的白色粉末产物在50~80℃真空干燥箱中干燥6~72h,得对烯氧基苯甲酸胆固醇酯;

步骤四、液晶性单体对烯氧基苯甲酸醇酯的制备

另取步骤二得到的4-烯丙氧基苯甲酰氯溶解在5~20mL干燥的二氯甲烷中,滴入到含有0.01~0.20mol的R-OH和3~20mL吡啶在100mL二氯甲烷中的***液中,将混合物转移入烧瓶中,转入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流的微波反应器中,只开紫外光和激光照射烧瓶,其中紫外波长190~400nm、功率5mW/cm2~15W/cm2,Nd:YAG固体脉冲激光波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长4~10h,照射温度20~50℃,照射过程中以200~2000r/min速率搅拌混合物同时伴随回流冷凝,然后取出溶液,向滤液中加入300mL乙醇来沉淀粗产物,并从乙醇中重结晶,得到的白色粉末产物在50~80℃真空干燥箱中干燥12~48h,得对烯氧基苯甲酸醇酯;

步骤五、对碘烯丙氧基的制备

将0.01~0.10mol对碘苯酚溶于10~100mL乙腈中,搅拌5~10min,然后置于30~300mL烧瓶中,加入0.01~0.10mol的3-溴丙烯和0.01~0.10mol的碳酸钾,加热到85℃,100~2000r/min搅拌并水浴保温回流反应1~5h,反应后离心分离除去固体,在-0.09MPa,温度40~80℃,80~100r/min速率下旋蒸10~300min除去多余溶剂,然后以二氯甲烷:石油醚体积比为1:2的混合物作为淋洗剂做硅胶柱层析提纯,得对碘烯丙氧基;

步骤六、对-(二丁基氨基)苯基乙炔的制备

将5~100mmol对碘苯胺、5~100mmol的溴丁烷或碘甲烷溶于10~200mL的N,N-二甲基甲酰胺中,加入5~100mmol的碳酸钾和5~100mmol的碘化钾,置于40KHz超声波清洗仪中超声震荡20~40min,0.1~2L/min通氩气除去氧气,将装有混合物的20~500mL烧瓶在80~150℃下水浴回流反应15~24h,回流冷凝管口用胶塞塞住,反应后抽滤除去固体,用30~300mL水和30~300mL二氯甲烷萃取除去N,N-二甲基甲酰胺,在-0.09MPa、25~50℃、90r/min速率下旋蒸10~200min除去多余溶剂,然后以体积比为1:6的二氯甲烷和石油醚混合物作为淋洗剂进行硅胶柱层析提纯,即可得到对-(二丁基氨基)苯基乙炔产物;将0.001~0.100mol的产物溶于50~100mL体积比为1:1的三乙胺和四氢呋喃混合液中,0.1~2L/min通氩气并同时在40KHz超声除氧30min,然后加入0.001~0.100mol三甲基硅基乙炔TMSA、0.1~1.0mmol的双三苯基膦二氯化钯及0.1~1.0mmol的碘化亚铜,将装有混合物的100~300mL烧瓶中在100~2000r/min速率下搅拌并25~60℃水浴回流反应8~12h,回流冷凝管口用胶塞塞住,反应后抽滤除去固体,在-0.09MPa,40~80℃,80~100r/min速率条件下真空旋蒸30min除去多于溶剂,然后以体积比为1:6的二氯甲烷和石油醚混合物作为淋洗剂做硅胶柱层析提纯,得到黄色液体;将0.001~0.100mol的上述产物和0.001~0.100mol的碳酸钾溶于30~100mL体积比为7:3的四氢呋喃和无水乙醇混合溶液中,转移至50~300mL的烧瓶中,将烧瓶中的混合物于100~2000r/min搅拌并室温回流反应2~10h,停止反应后抽滤除去固体,在真空度-0.09MPa,温度40~80℃,80~100r/min转速下旋蒸20~60min除去溶剂,二氯甲烷柱层析提纯,得到黄色油状液体;

步骤七、4-乙炔基-N,N-二十六烷基苯胺的制备

将5~100mmol对碘苯胺和5~100mmol的1-溴十六烷溶于10~200mLN,N-二甲基甲酰胺中,然后加入5~100mmol的碳酸钾和5~100mmol碘化钾,置于40KHz超声波清洗仪中超声震荡20~40min,0.1~2L/min通氩气除去氧气,将装有混合物的20~500mL烧瓶在80~150℃下水浴回流反应15~24h,回流冷凝管口用胶塞塞住,反应后抽滤除去固体,用30~300mL水和30~300mL二氯甲烷萃取除去N,N-二甲基甲酰胺,在-0.09MPa、25~50℃、90r/min速率下旋蒸10~200min除去多余溶剂,然后以体积比为1:6的二氯甲烷和石油醚混合物作为淋洗剂进行硅胶柱层析提纯,即可得到产物;将0.001~0.100mol的上述产物溶于50~100mL体积比为1:1的三乙胺和四氢呋喃混合液,0.1~2L/min通氩气并同时在40KHz超声除氧30min,然后加入0.001~0.100mol三甲基硅基乙炔TMSA、、0.1~1.0mmol的双三苯基膦二氯化钯及0.2mmol的碘化亚铜,将装有混合物的100~300mL烧瓶中在100~2000r/min速率下搅拌并25~60℃水浴回流反应8~12h,回流冷凝管口用胶塞塞住,反应后抽滤除去固体,在-0.09MPa,40~80℃,80~100r/min速率条件下真空旋蒸30min除去多于溶剂,然后以体积比为1:6的二氯甲烷和石油醚混合物作为淋洗剂做硅胶柱层析提纯,得到黄色液体;将0.001~0.100mol的产物和0.001~0.100mol的碳酸钾溶于30~100mL体积比为7:3的四氢呋喃和无水乙醇混合物,转移至50~300mL的烧瓶中,将烧瓶中的混合物于100~2000r/min搅拌并室温回流反应2~10h,停止反应后抽滤除去固体,在真空度-0.09MPa,温度40~80℃,80~100r/min转速下旋蒸20~60min除去溶剂,二氯甲烷柱层析提纯,得到黄色油状液体;

步骤八、硅氢加成反应制备聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体

在烧瓶中加入0.10~5.00mmol液晶性单体对烯氧基苯甲酸胆固醇酯、0.10~5.00mmol对烯氧基苯甲酸醇酯、0.10~5.00mmol对碘烯丙氧基及10~10ppm铂催化剂反应加入10~50mL甲苯中,通过双排管对其抽真空-充氮气三个循环过程排掉烧瓶内氧气后,再移入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流微波反应器中,用Nd:YAG固体脉冲激光照射溶液,其中激光参数为波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2~6mm,重复频率2~40Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下1~3mm,照射时长0.1~24h;激光照射过程中,同时开启紫外灯照射,紫外光波长为190~400nm,强度为5mW/cm2~15W/cm2,照射时长0.1~24h;激光和紫外照射的同时,同步开启微波加热,微波频率2450MHz,微波功率300~1000W,微波时间0.1~24h,加热温度为25~100℃,微波反应器内超过既定温度时,会关闭微波发生器降温,低于既定温度时,会打开微波发生器升温,开启回流冷凝且回流冷凝管口用胶塞堵住,防止空气进入;反应结束后,在保持真空条件下加入200~500mg聚甲基含氢硅油PMHS,再用Nd:YAG固体脉冲激光照射溶液,其中激光参数为波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2~6mm,重复频率2~40Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下1~3mm,照射时长0.1~24h;激光照射过程中,同时开启紫外灯照射,紫外光波长为190~400nm,功率为5mW/cm2~15W/cm2,照射时长0.1~24h;激光和紫外照射的同时,同步开启微波加热,微波频率2450MHz,微波功率300~1000W,微波时间0.1~24h,加热温度为60~100℃,微波反应器内超过既定温度时,会关闭微波发生器降温,低于既定温度时,会打开微波发生器升温;反应结束后,取出反应液将其冷却至室温,在100~1000r/min机械搅拌伴随条件下将其逐滴滴加到20~500mL甲醇中,7000r/min离心分离,将固相物重新溶解于20~500mL三氯甲烷中,再用20~500mL甲醇沉淀以除去未反应原料,在70~80℃下干燥6~72h,即可得到聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体;

步骤九、三键修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子的制备

将50~150mg硅氢加成反应制备的液晶高分子、0.10~1.00mmol的对-(二丁基氨基)苯基乙炔或4-乙炔基-N,N-二十六烷基苯胺溶于5~30mL体积比为1:1的三乙胺和四氢呋溶液中,然后通0.1~2L/min氩气,在40KHz条件下超声除氧30min,加入0.1~1.0mmol的双三苯基膦二氯化钯和0.1~1.0mmol的碘化亚铜,100~2000r/min搅拌并水浴40℃回流反应5~20h,7000r/min离心分离除去固体,在100~2000r/min转速搅拌下将液体产物滴加到100~500mL甲醇溶液中,7000r/min离心分离,将沉淀物重新溶解于100~500mL三氯甲烷,再用20~500mL甲醇沉淀以除去未反应原料,得三键修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子;

步骤十、点击反应制备点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子

将步骤九所得聚硅氧烷侧链液晶高分子加入到5~50mL甲醇中,在另一份5~50mL的甲醇中加入点击化学修饰的小分子单体,再将两份溶液混合,即可通过点击反应制备具有点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子。

所述对烯氧基苯甲酸的制备中,对烯氧基苯甲酸由对羟基苯甲酸乙酯与烯溴反应得到。

所述对烯氧基苯甲酸的制备中,烯溴为3-溴-1-丙烯、5-溴-1-戊烯、13-溴-1-十三碳烯中的一种、两种或两种以上任意组合。

所述硅氢加成反应制备液晶高分子中,聚甲基含氢硅油与两种液晶单体进行反应时,加入的两种液晶单体,其中一种可以为0,但不能同时为0。

所述制备液晶性单体对烯氧基苯甲酸胆固醇酯中,对烯氧基苯甲酸胆固醇酯由对烯氧基苯甲酸与胆固醇经酯化得到。

所述液晶性单体对烯氧基苯甲酸醇酯的制备中,对烯氧基苯甲酸醇酯由对烯氧基苯甲酸与R-OH经酯化得到,其中R选自

Figure BDA0002558564650000091

中的一种。

所述点击修饰制备的聚硅氧烷侧链液晶高分子,选用的溶剂为二氯甲烷、小分子单体为7,7,8,8-四氰基对苯二醌二甲烷、四氰基乙烯、2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰醌-二甲烷中的一种、两种或两种以上的任意组合,其中二氯甲烷为5~30mL,7,7,8,8-四氰基对苯二醌二甲烷为10~100mg,2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰醌-二甲烷为10~100mg,四氰基乙烯为1~50mg。

所述点击修饰制备的聚硅氧烷侧链液晶高分子,主链为聚硅氧烷,具有良好的表面能,机械和热稳定性,并且可以通过硅氢加成反应接枝不同性质的侧链,使其显示液晶性和非线性光学效应。

所述点击修饰制备的聚硅氧烷侧链液晶高分子,接枝的侧链为手性化合物,名为对烯氧基苯甲酸胆固醇酯,其中m为大于3的整数,可以使线性聚硅氧烷显示出液晶性。

所述显示出液晶性的线性聚硅氧烷,接枝的侧链为非手性的不同极性集团取代终止的化合物,该条侧链的引入,可以达到聚硅氧烷侧链液晶高分子具有不同的相结构,其中p为大于等于3的整数,不同的极性基团为氰基、甲氧基、苯基结构。

所述显示非线性光学效应的线性聚硅氧烷,线性聚硅氧烷接枝的侧链为点击化学修饰的有机共轭基团,通过点击修饰后具有好的供受体发色团结构,使线性聚硅氧烷显示良好的三阶非线性光学效应,其中q为大于等于3的整数,n为0到16的整数。

【本发明的优点及效果】:本发明专利提供一种点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子的制备方法,具有以下优点及有益效果:1、通过巯基-乙烯基点击反应,使用聚甲基含氢硅油作为主链,将液晶性单体在紫外光、激光和微波联合催化作用下接枝到主链上来合成得到聚硅氧烷侧链液晶高分子,合成过程中有选择性地或集中综合地运用了微波辐照、紫外及激光技术手段,此法所得产物均一、纯度高,催化剂易移除,微波加热反应速率快、无温度滞后效应,紫外辐照能量温度,激光能量集中、无污染,为后续产物结构及性能的深入探索奠定了技术基础;2、通过改变液晶单体使用种类和两种液晶性单体的接枝摩尔比,可调节聚硅氧烷侧链液晶高分子结构,进而使之具有不同性能,为推动该类材料在液晶显示器、生物医药等领域的应用提供保障和动力。

【附图说明】

图1是本发明专利中聚硅氧烷侧链液晶高分子的合成反应路线图

图2是本发明专利中所用激光、紫外及微波联合装置的结构示意图(带回流冷凝装置)

图3是本发明专利中所用激光、紫外及微波联合装置的结构示意图(接玻璃四口连接管,其中一口连接烧瓶,另外三口可根据需要连接回流冷凝管、搅拌桨、分液漏斗、氩气管或用作排空气、抽真空)

具体实施方式

为清楚说明本方案的技术特点,下面通过具体实施方式,并结合附图,对本发明专利进行详细阐述。

实施例1:点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子样品1的制备

以m=3,p=3,q=3,n=1,R为x:y:z=0:0:100,X为7,7,8,8-四氰基对苯二醌二甲烷为例,介绍聚硅氧烷侧链液晶高分子样品1的具体合成方法,具体合成路线图1所示:

步骤一、对碘烯丙氧基(M3)的制备:将0.025mol对碘苯酚溶于50mL乙腈中,搅拌10min,然后置于100mL烧瓶中,加入0.03mol的3-溴丙烯和0.03mol的碳酸钾,加热到85℃,300r/min搅拌并水浴保温回流反应3h,反应后离心分离除去固体,在-0.09MPa,温度60℃,90r/min速率下旋蒸30min除去多余溶剂,然后以二氯甲烷:石油醚体积比为1:2的混合物作为淋洗剂做硅胶柱层析提纯,得到对碘烯丙氧基。

步骤二、对-(二丁基氨基)苯基乙炔(M4)的制备:将20mmol对碘苯胺和80mmol的碘甲烷溶于65mL的N,N-二甲基甲酰胺中,然后加入60mmol的碳酸钾和60mmol碘化钾,置于40KHz超声波清洗仪中超声震荡30min,1L/min通氩气除去氧气,将装有混合物的150mL烧瓶在120℃下水浴回流反应20h,回流冷凝管口用胶塞塞住,反应后抽滤除去固体,用200mL水和200mL二氯甲烷萃取除去N,N-二甲基甲酰胺,在-0.09MPa、30℃、90r/min速率下旋蒸100min除去多余溶剂,然后以体积比为1:6的二氯甲烷和石油醚混合物作为淋洗剂进行硅胶柱层析提纯,即可得到对-(二丁基氨基)苯基乙炔(M4)。将上述产物0.002mol溶于80mL体积比为1:1的三乙胺和四氢呋喃混合液中,1L/min通氩气并同时在40KHz超声除氧30min超声除氧,然后加入0.003mol三甲基硅基乙炔TMSA、0.2mmol的双三苯基膦二氯化钯、0.2mmol的碘化亚铜,将装有混合物的150mL烧瓶中在300r/min速率下搅拌并40℃水浴回流反应10h,回流冷凝管口用胶塞塞住,反应后抽滤除去固体,在-0.09MPa,60℃,90r/min速率条件下真空旋蒸30min除去多于溶剂,然后以体积比为1:6的二氯甲烷和石油醚混合物作为淋洗剂做硅胶柱层析提纯,得到黄色液体。将上述产物0.005mol和0.005mol的碳酸钾溶于50mL体积比为7:3的四氢呋喃和无水乙醇混合溶液中,转移至100mL的烧瓶中,将烧瓶中的混合物于300r/min搅拌并室温回流反应3h,停止反应后抽滤出去固体,在真空度-0.09MPa,温度50℃,90r/min转速下真空旋蒸30min除去溶剂,二氯甲烷柱层析提纯,得产物。

步骤三、聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体的制备:在烧瓶中加入0.22mmol对碘烯丙氧基和50ppm的铂催化剂,溶于20mL甲苯中,通过双排管对其抽真空-充氮气三个循环过程排掉氧气后,再移入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流微波反应器中,用Nd:YAG固体脉冲激光照射溶液,其中激光参数为波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长0.2h;激光照射过程中,同时开启紫外灯照射,紫外光波长为365nm,强度为5mW/cm2,照射时长0.2h;激光和紫外照射的同时,同步开启微波加热,微波频率2450MHz,微波功率600W,微波时间0.2h,加热温度为60℃,微波反应器内超过既定温度时,会关闭微波发生器降温,低于既定温度时,会打开微波发生器升温,开启回流冷凝且回流冷凝管口用胶塞堵住,防止空气进入;反应结束后,在保持真空条件下加入275.2mg聚甲基含氢硅油PMHS,再用Nd:YAG固体脉冲激光照射溶液,其中激光参数为波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2~6mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长8h;激光照射过程中,同时开启紫外灯照射,紫外光波长为365nm,功率为5mW/cm2,照射时长8h;激光和紫外照射的同时,同步开启微波加热,微波频率2450MHz,微波功率800W,微波时间8h,加热温度为80℃,微波反应器内超过既定温度时,会关闭微波发生器降温,低于既定温度时,会打开微波发生器升温;反应结束后,取出反应液将其冷却至室温,在300r/min机械搅拌伴随条件下将其逐滴滴加到300mL甲醇中,7000r/min离心分离,将固相物重新溶解于300mL三氯甲烷中,再用300mL甲醇沉淀以除去未反应原料,将所得产物将在70℃下干燥72h,即聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体。

步骤四、三键修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子的制备:将79mg聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体产物和0.22mmol对-(二丁基氨基)苯基乙炔(M4)溶于10mL体积比为1:1的三乙胺和四氢呋溶液中,然后1L/min通氩气,在40KHz条件下超声除氧30min,加入0.2mmol的双三苯基膦二氯化钯和0.2mmol的碘化亚铜,200r/min搅拌并40℃回流反应12h,7000r/min离心分离除去固体,在300r/min转速搅拌下将液体产物滴加到300mL甲醇溶液中,7000r/min离心分离,将沉淀物重新溶解于200mL三氯甲烷中,再用200mL甲醇沉淀以除去未反应原料,即得三键修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子。

步骤五、点击反应制备点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子:将步骤四中的产物溶于10mL二氯甲烷中,然后再另一份10mL二氯甲烷的溶液中加入45mg的7,7,8,8-四氰基对苯二醌二甲烷即可通过点击反应制备具有点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子样品1,产率90%。

所得聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体样品1无液晶相态,非线性光学特性良好。

实施例2:点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子样品2的制备

以m=3,p=3,q=3,n=4,R为

Figure BDA0002558564650000131

x:y:z=0:98:2,X为2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰醌-二甲烷为例,介绍聚硅氧烷侧链液晶高分子样品2的具体合成方法,具体合成路线图1所示:

步骤一、对烯氧基苯甲酸的制备:将0.01mol对羟基苯甲酸乙酯、0.015mol的3-溴-1-丙烯、0.01mol固体碳酸钾及250mL丙酮的混合物放入500mL烧瓶中,再移入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流的微波反应器中,只开微波能量,其中微波功率650W,频率2450MHz,沸腾加热24h,微波加热过程伴随回流,微波反应器内超过既定温度时,会关闭微波发生器降温,低于既定温度时,会打开微波发生器升温,反应过程开启回流冷凝装置;微波结束后,将所得产物过滤,并在30℃条件下以90r/min速率旋蒸至丙酮除去后,向产物中加入200mL***,再加入100mL蒸馏水,搅拌5min,静置分层后,将***层和蒸馏水层分离,用100mL的10%NaOH水溶液将醚层萃取两次,然后在40℃下将***蒸发,再将所得残留物投入到300mL含有30g KOH的乙醇:水质量比为1:2的混合物中煮沸至残留物溶解,接着将溶液冷却至室温,在300r/min速率下搅拌溶液,加入6mol/L的盐酸溶液,调节直至pH=2,将所得产物用过滤得粗产物,用300mL蒸馏水搅拌洗涤过滤后的固相物30min,将洗涤后的产物加入到80℃下加热回流搅拌的乙醇中,至产物不再继续溶解为止,再放入5℃的冰箱中快速冷却10min,过滤混合物后得到白色针状晶体,将晶体产物在40℃下真空干燥48h,得到对烯氧基苯甲酸。

步骤二、4-烯丙氧基苯甲酰氯的制备:将步骤一中得到的白色针状晶体0.05mol和10mL亚硫酰氯加入装有氯化氢吸收仪的30mL烧瓶中,将烧瓶转入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流的微波反应器中,开启紫外光和激光照射烧瓶,其中紫外波长365nm、功率300mW/cm2,Nd:YAG固体脉冲激光波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长6h,照射温度为40℃,照射过程中以300r/min速率搅拌混合物,加热时要伴随回流冷凝,然后取出溶液,在-0.09MPa,40℃条件下减压蒸馏10min除去过量的亚硫酰氯,得到4-烯丙氧基苯甲酰氯。

步骤三、酯化反应合成液晶性单体(M2):将4-烯丙氧基苯甲酰氯溶解在10mL干燥的二氯甲烷中,并滴加到含有0.06mol对羟基苯氰和8mL吡啶的100mL二氯甲烷的***液中,移入带紫外和激光的常压带回流的微波反应器中,开启紫外光和激光照射烧瓶,其中紫外波长365nm、功率300mW/cm2,Nd:YAG固体脉冲激光波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长6h,照射温度40℃,照射过程中以300r/min速率搅拌混合物,过滤除去沉淀物,向滤液中加入300mL乙醇来沉淀粗产物,并从乙醇中重结晶,得到的白色粉末产物在70℃真空干燥箱中干燥24h,得到液晶性单体M2。

步骤四、对碘烯丙氧基(M3)的制备:将0.025mol对碘苯酚溶于50mL乙腈中,然后置于100mL烧瓶中,加入0.03mol的3-溴丙烯和3.5g的碳酸钾,加热到85℃,300r/min搅拌并水浴保温回流反应2h,反应后过滤除去固体,在-0.09MPa,60℃条件下旋蒸30min除去多余溶剂,然后以二氯甲烷:石油醚体积比为1:2的混合物作为淋洗剂做硅胶柱层析提纯,得到对碘烯丙氧基M3白色产物。

步骤五、对-(二丁基氨基)苯基乙炔(M4)的制备:将20mmol对碘苯胺和80mmol的溴丁烷溶于65mL的N,N-二甲基甲酰胺中,然后加入60mmol的碳酸钾和60mmol碘化钾,于超声波清洗仪中,1L/min通氩气30min除去氧气,将装有混合物的150mL烧瓶在120℃下水浴回流反应20h,回流冷凝管口用胶塞塞住,反应后抽滤除去固体,用200mL水萃取除去N,N-二甲基甲酰胺,在-0.09MPa、40℃、90r/min速率下旋蒸30min除去多余溶剂,然后以体积比为1:6的二氯甲烷和石油醚混合物作为淋洗剂进行硅胶柱层析提纯,即可得到对-(二丁基氨基)苯基乙炔产物;将0.002mol的产物溶于80mL体积比为1:1的三乙胺和四氢呋喃混合液,1L/min通氩气并同时在40KHz超声除氧30min,然后加入0.003mol三甲基硅基乙炔TMSA、0.2mmol的双三苯基膦二氯化钯及0.2mmol的碘化亚铜,将装有混合物的150mL烧瓶中在300r/min速率下搅拌并40℃水浴回流反应10h,回流冷凝管口用胶塞塞住,反应后抽滤除去固体,在-0.09MPa,60℃,90r/min速率条件下真空旋蒸30min除去多于溶剂,然后以体积比为1:6的二氯甲烷和石油醚混合物作为淋洗剂做硅胶柱层析提纯,得到黄色液体;将0.005mol的产物和0.005mol的碳酸钾溶于50mL体积比为7:3的四氢呋喃和无水乙醇混合物,转移至100mL的烧瓶中,将烧瓶中的混合物于300r/min搅拌并室温回流反应3h,停止反应后抽滤出去固体,在-0.09MPa,50℃条件下旋蒸30min除去多余溶剂,二氯甲烷柱层析得到黄色油状液体。

步骤六、聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体:在烧瓶中加入2.156mmol的4-氰基苯基4-(烯丙氧基)苯甲酸酯、0.044mmol的对碘烯丙氧基及60ppm铂催化剂溶于20mL甲苯中,通过双排管对其抽真空-充氮气三个循环过程排掉氧气后,再移入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流微波反应器中,用Nd:YAG固体脉冲激光照射溶液,其中激光参数为波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长0.5h;激光照射过程中,同时开启紫外灯照射,紫外光波长为365nm,强度为5mW/cm2,照射时长0.5h;激光和紫外照射的同时,同步开启微波加热,微波频率2450MHz,微波功率650W,微波时间0.5h,加热温度为60℃,微波反应器内超过既定温度时,会关闭微波发生器降温,低于既定温度时,会打开微波发生器升温,开启回流冷凝且回流冷凝管口用胶塞堵住,防止空气进入;反应结束后,在保持真空条件下加入275.2mg聚甲基含氢硅油PMHS,再用Nd:YAG固体脉冲激光照射溶液,其中激光参数为波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长8h;激光照射过程中,同时开启紫外灯照射,紫外光波长为365nm,强度为5mW/cm2,照射时长8h;激光和紫外照射的同时,同步开启微波加热,微波频率2450MHz,微波功率650W,微波时间8h,加热温度为80℃,微波反应器内超过既定温度时,会关闭微波发生器降温,低于既定温度时,会打开微波发生器升温;反应结束后,取出反应液将其冷却至室温,在300r/min机械搅拌伴随条件下将其逐滴滴加到300mL甲醇中,抽滤并沉淀,将固相物重新溶解于300mL三氯甲烷中,再用300mL甲醇沉淀以除去未反应原料,7000r/min离心分离,在80℃下干燥48h即可得到聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体。

步骤七、三键修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子的制备:将步骤六中的产物839mg和0.044mmol对-(二丁基氨基)苯基乙炔溶于10mL体积比为1:1的三乙胺和四氢呋溶液中,然后1L/min通氩气,在40KHz条件下超声除氧30min,加入0.2mmol的双三苯基膦二氯化钯和0.2mmol的碘化亚铜,300r/min搅拌并水浴40℃回流反应12h,7000r/min离心分离除去固体,在300r/min转速搅拌下将液体产物滴加到300mL甲醇溶液中,7000r/min离心分离,将沉淀物重新溶解于300mL三氯甲烷,再用300mL甲醇沉淀以除去未反应原料,得三键修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子。

步骤八、点击反应制备点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子

将步骤七所得产物溶于10mL二氯甲烷中,然后在另一份10mL二氯甲烷中溶解13mg的2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰醌-二甲烷,再将两份溶液混合即可得到点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子样品2,产率89%。

所得聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体样品2的液晶相态为近晶A相,非线性光学特性良好。

实施例3:点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子样品3的制备

以m=3,p=3,q=3,n=4,R为

Figure BDA0002558564650000161

x:y:z=98:0:2,X为四氰基乙烯为例,介绍聚硅氧烷侧链液晶高分子样品3的具体合成方法,具体合成路线图1所示:

步骤一、对烯氧基苯甲酸制备:将0.01mol对羟基苯甲酸乙酯、0.015mol的3-溴-1-丙烯、0.01mol固体碳酸钾及250mL丙酮的混合物放入500mL烧瓶中,再移入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流的微波反应器中,只开微波能量,其中微波功率650W,频率2450MHz,沸腾加热24h,微波加热过程伴随回流,微波反应器内超过既定温度时,会关闭微波发生器降温,低于既定温度时,会打开微波发生器升温,反应过程开启回流冷凝装置;微波结束后,将所得产物过滤,并在30℃条件下以90r/min速率旋蒸至丙酮除去后,向产物中加入200mL***,再加入100mL蒸馏水,搅拌5min,静置分层后,将***层和蒸馏水层分离,用100mL的10%NaOH水溶液将醚层萃取两次,然后在40℃下将***蒸发,再将所得残留物投入到300mL含有30g KOH的乙醇:水质量比为1:2的混合物中煮沸至残留物溶解,接着将溶液冷却至室温,在300r/min速率下搅拌溶液,加入6mol/L的盐酸溶液,调节直至pH=2,将所得产物用过滤得粗产物,用300mL蒸馏水搅拌洗涤过滤后的固相物30min,将洗涤后的产物加入到80℃下加热回流搅拌的乙醇中,至产物不再继续溶解为止,再放入5℃的冰箱中快速冷却30min,过滤混合物后得到白色针状晶体,将晶体产物在40℃下真空干燥48h,得到对烯氧基苯甲酸。

步骤二、4-烯丙氧基苯甲酰氯的制备:将步骤一中得到的白色针状晶体0.05mol和10mL亚硫酰氯加入装有氯化氢吸收仪的30mL烧瓶中,将烧瓶转入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流的微波反应器中,开启紫外光和激光照射烧瓶,其中紫外波长365nm、功率300mW/cm2,Nd:YAG固体脉冲激光波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长6h,照射温度为40℃,照射过程中以300r/min速率搅拌混合物,加热时要伴随回流冷凝,然后取出溶液,在-0.09MPa,40℃条件下减压蒸馏10min除去过量的亚硫酰氯,得到4-烯丙氧基苯甲酰氯。

步骤三、酯化反应合成液晶性单体(M1):将4-烯丙氧基苯甲酰氯溶解在10mL干燥的二氯甲烷中,并滴加到含有0.06mol胆固醇和8mL吡啶的100mL二氯甲烷的***液中,移入带紫外和激光的常压带回流的微波反应器中,开启紫外光和激光照射烧瓶,其中紫外波长365nm、功率300mW/cm2,Nd:YAG固体脉冲激光波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长6h,温度40℃,反应后,照射过程中以300r/min速率搅拌混合物,反应后过滤除去沉淀物,向滤液中加入300mL乙醇来沉淀粗产物,并从乙醇中重结晶,得到的白色粉末产物在70℃真空干燥箱中干燥24h,得到液晶性单体M1。

步骤四、对碘烯丙氧基(M3)的制备:将0.025mol对碘苯酚溶于50mL乙腈中,然后置于100mL烧瓶中,加入0.03mol的3-溴丙烯和3.5g的碳酸钾,加热到85℃,300r/min搅拌并水浴保温回流反应2h,反应后过滤除去固体,在-0.09MPa,60℃条件下旋蒸30min除去多余溶剂,然后以二氯甲烷:石油醚体积比为1:2的混合物作为淋洗剂做硅胶柱层析提纯,得到对碘烯丙氧基M3白色产物。

步骤五、对-(二丁基氨基)苯基乙炔(M4)的制备:将20mmol对碘苯胺和80mmol的溴丁烷溶于65mL的N,N-二甲基甲酰胺中,然后加入60mmol的碳酸钾和60mmol碘化钾,于超声波清洗仪中,1L/min通氩气30min除去氧气,将装有混合物的150mL烧瓶在120℃下水浴回流反应20h,回流冷凝管口用胶塞塞住,反应后抽滤除去固体,用200mL水萃取除去N,N-二甲基甲酰胺,在-0.09MPa、40℃、90r/min速率下旋蒸30min除去多余溶剂,然后以体积比为1:6的二氯甲烷和石油醚混合物作为淋洗剂进行硅胶柱层析提纯,即可得到对-(二丁基氨基)苯基乙炔产物;将0.002mol的产物溶于80mL体积比为1:1的三乙胺和四氢呋喃混合液,1L/min通氩气并同时在40KHz超声除氧30min,然后加入0.003mol三甲基硅基乙炔TMSA、0.2mmol的双三苯基膦二氯化钯及0.2mmol的碘化亚铜,将装有混合物的150mL烧瓶中在300r/min速率下搅拌并40℃水浴回流反应10h,回流冷凝管口用胶塞塞住,反应后抽滤除去固体,在-0.09MPa,60℃,90r/min速率条件下真空旋蒸30min除去多于溶剂,然后以体积比为1:6的二氯甲烷和石油醚混合物作为淋洗剂做硅胶柱层析提纯,得到黄色液体;将0.005mol的上述产物和0.005mol的碳酸钾溶于50mL体积比为7:3的四氢呋喃和无水乙醇混合物,转移至100mL的烧瓶中,将烧瓶中的混合物于300r/min搅拌并室温回流反应3h,停止反应后抽滤出去固体,在-0.09MPa,50℃条件下旋蒸30min除去多余溶剂,除去溶剂,二氯甲烷柱层析得到黄色油状液体。

步骤六、聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体:在烧瓶中加入2.156mmol的4-烯丙氧基苯甲酸胆甾醇酯,0.044mmol的对碘烯丙氧基及50ppm铂催化剂,溶于20mL甲苯中,通过双排管对其抽真空-充氮气三个循环过程排掉氧气后,再移入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流微波反应器中,用Nd:YAG固体脉冲激光照射溶液,其中激光参数为波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长0.5h;激光照射过程中,同时开启紫外灯照射,紫外光波长为365nm,强度为5mW/cm2,照射时长0.5h;激光和紫外照射的同时,同步开启微波加热,微波频率2450MHz,微波功率650W,微波时间0.5h,加热温度为60℃,微波反应器内超过既定温度时,会关闭微波发生器降温,低于既定温度时,会打开微波发生器升温,开启回流冷凝且回流冷凝管口用胶塞堵住,防止空气进入;反应结束后,在保持真空条件下加入275.2mg聚甲基含氢硅油PMHS,再用Nd:YAG固体脉冲激光照射溶液,其中激光参数为波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长8h;激光照射过程中,同时开启紫外灯照射,紫外光波长为365nm,强度为5mW/cm2,照射时长8h;激光和紫外照射的同时,同步开启微波加热,微波频率2450MHz,微波功率650W,微波时间8h,加热温度为80℃,微波反应器内超过既定温度时,会关闭微波发生器降温,低于既定温度时,会打开微波发生器升温;反应结束后,取出反应液将其冷却至室温,在300r/min机械搅拌伴随条件下将其逐滴滴加到300mL甲醇中,抽滤并沉淀,将固相物重新溶解于300mL三氯甲烷中,再用300mL甲醇沉淀以除去未反应原料,7000r/min离心分离,在80℃下干燥48h即可得到聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体。

步骤七、三键修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子的制备:将步骤六中的产物1.3525g和0.044mmol对-(二丁基氨基)苯基乙炔溶于10mL体积比为1:1的三乙胺和四氢呋溶液中,然后1L/min通氩气,在40KHz条件下超声除氧30min,加入0.2mmol的双三苯基膦二氯化钯和0.2mmol的碘化亚铜,300r/min搅拌并水浴40℃回流反应12h,7000r/min离心分离除去固体,在300r/min转速搅拌下将液体产物滴加到300mL甲醇溶液中,7000r/min离心分离,将沉淀物重新溶解于300mL三氯甲烷,再用300mL甲醇沉淀以除去未反应原料,得三键修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子。

步骤八、点击反应制备点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子:将步骤七所得产物溶于10mL二氯甲烷中,然后在另一份10mL二氯甲烷中溶解6mg四氰基乙烯即可得到点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子样品3,产率88%。

所得聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体样品3的液晶相态为近晶A相,非线性光学特性良好。

实施例4:点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子样品4的制备

以m=3,p=3,q=3,n=16,R为

Figure BDA0002558564650000201

x:y:z=49:49:2,X为四氰基乙烯四氰基乙烯为例,介绍聚硅氧烷侧链液晶高分子样品4的具体合成方法,具体合成路线图1所示:

步骤一、对烯氧基苯甲酸的制备:将0.01mol对羟基苯甲酸乙酯、0.015mol的3-溴-1-丙烯、0.01mol固体碳酸钾和250mL丙酮的混合物放入500mL烧瓶中,再移入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流的微波反应器中,只开微波能量,其中微波功率600W,频率2450MHz,沸腾加热24h,微波加热过程伴随回流,微波反应器内超过既定温度时,会关闭微波发生器降温,低于既定温度时,会打开微波发生器升温,反应过程开启回流冷凝装置;微波结束后,将所得产物过滤,并在30℃条件下以90r/min速率旋蒸至丙酮除去后,向产物中加入200mL***,再加入100mL蒸馏水,搅拌5min,静置分层后,将***层和蒸馏水层分离,用100mL的10%NaOH水溶液将醚层萃取两次,然后在40℃下将***蒸发,再将所得残留物投入到300mL含有30g KOH的乙醇:水质量比为1:2的混合物中煮沸至残留物溶解,接着将溶液冷却至室温,在300r/min速率下搅拌溶液,加入6mol/L的盐酸溶液,调节直至pH=2,将所得产物过滤得粗产物,用300mL蒸馏水搅拌洗涤过滤后的固相物30min,将洗涤后的产物加入到80℃下加热回流搅拌的乙醇中,至产物不再继续溶解为止,再放入5℃的冰箱中快速冷却25min,过滤混合物后得到白色针状晶体,将晶体产物在40℃下真空干燥48h,得到对烯氧基苯甲酸。

步骤二、4-烯丙氧基苯甲酰氯的制备:将步骤一中得到的白色针状晶体0.05mol和10mL亚硫酰氯加入装有氯化氢吸收仪的30mL烧瓶中,将烧瓶转入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流的微波反应器中,开启紫外光和激光照射烧瓶,其中紫外波长365nm、功率300mW/cm2,Nd:YAG固体脉冲激光波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长6h,照射温度为40℃,照射过程中以300r/min速率搅拌混合物,加热时要伴随回流冷凝,然后取出溶液,在-0.09MPa,40℃条件下减压蒸馏10min除去过量的亚硫酰氯,得到4-烯丙氧基苯甲酰氯。

步骤三、酯化反应合成液晶性单体(M1):将4-烯丙氧基苯甲酰氯溶解在10mL干燥的二氯甲烷中,并滴加到含有0.06mol胆固醇和8mL吡啶的100mL二氯甲烷的***液中,移入带紫外和激光的常压带回流的微波反应器中,开启紫外光和激光照射烧瓶,其中紫外波长365nm、功率300mW/cm2,Nd:YAG固体脉冲激光波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长6h,照射温度40℃,照射过程中以300r/min速率搅拌混合物,过滤除去沉淀物,向滤液中加入300mL乙醇来沉淀粗产物,并从乙醇中重结晶,得到的白色粉末产物在70℃真空干燥箱中干燥24h,得到液晶性单体M1。

步骤四、酯化反应合成液晶性单体(M2):将4-烯丙氧基苯甲酰氯溶解在10mL干燥的二氯甲烷中,并滴加到含有0.06mol对羟基苯氰和8mL吡啶的100mL二氯甲烷的***液中,移入带紫外和激光的常压带回流的微波反应器中,开启紫外光和激光照射烧瓶,其中紫外波长365nm、功率300mW/cm2,Nd:YAG固体脉冲激光波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长6h,照射温度40℃,反应中以300r/min速率搅拌混合物,过滤除去沉淀物,向滤液中加入300mL乙醇来沉淀粗产物,并从乙醇中重结晶,得到的白色粉末产物在70℃真空干燥箱中干燥24h,得到液晶性单体M2。

步骤五、对碘烯丙氧基(M3)的制备:将0.025mol对碘苯酚溶于50mL乙腈中,然后置于100mL烧瓶中,加入0.03mol的3-溴丙烯和3.5g的碳酸钾,加热到85℃,300r/min搅拌并水浴保温回流反应2h,反应后过滤除去固体,在-0.09MPa,60℃条件下旋蒸30min除去多余溶剂,然后以二氯甲烷:石油醚体积比为1:2的混合物作为淋洗剂做硅胶柱层析提纯,得到对碘烯丙氧基M3白色产物。

步骤六、4-乙炔基-N,N-二十六烷基苯胺(M4)的制备:将20mmol对碘苯胺和80mmol的1-溴十六烷溶于65mLN,N-二甲基甲酰胺中,然后加入60mmol的碳酸钾和60mmol碘化钾,于超声波清洗仪中,1L/min通氩气30min除去氧气,将装有混合物的150mL烧瓶在120℃下水浴回流反应20h,回流冷凝管口用胶塞塞住,反应后抽滤除去固体,用200mL水萃取除去N,N-二甲基甲酰胺,在-0.09MPa、40℃、90r/min速率下旋蒸30min除去多余溶剂,然后以体积比为1:6的二氯甲烷和石油醚混合物作为淋洗剂进行硅胶柱层析提纯,即可得到4-乙炔基-N,N-二十六烷基苯胺;将0.002mol的上述产物溶于80mL体积比为1:1的三乙胺和四氢呋喃混合液,1L/min通氩气并同时在40KHz超声除氧30min,然后加入0.003mol三甲基硅基乙炔TMSA、0.2mmol的双三苯基膦二氯化钯及0.2mmol的碘化亚铜,将装有混合物的150mL烧瓶中在300r/min速率下搅拌并40℃水浴回流反应10h,回流冷凝管口用胶塞塞住,反应后抽滤除去固体,在-0.09MPa,60℃,90r/min速率条件下真空旋蒸30min除去多于溶剂,然后以体积比为1:6的二氯甲烷和石油醚混合物作为淋洗剂做硅胶柱层析提纯,得到黄色液体;将0.005mol的产物和0.005mol的碳酸钾溶于50mL体积比为7:3的四氢呋喃和无水乙醇混合物,转移至100mL的烧瓶中,将烧瓶中的混合物于300r/min搅拌并室温回流反应3h,停止反应后抽滤出去固体,在-0.09MPa,50℃条件下旋蒸30min除去多余溶剂,除去溶剂,二氯甲烷柱层析得到黄色油状液体。

步骤七、聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体:在烧瓶中加入1.078mmol的4-烯丙氧基苯甲酸胆甾醇酯、1.078mmol的4-甲氧基苯基4-(烯丙氧基)苯甲酸酯、0.044mmol的对碘烯丙氧基及50ppm铂催化剂溶于20mL甲苯中,通过双排管对其抽真空-充氮气三个循环过程排掉氧气后,再移入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流微波反应器中,用Nd:YAG固体脉冲激光照射溶液,其中激光参数为波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长0.5h;激光照射过程中,同时开启紫外灯照射,紫外光波长为365nm,强度为5mW/cm2,照射时长0.5h;激光和紫外照射的同时,同步开启微波加热,微波频率2450MHz,微波功率650W,微波时间0.5h,加热温度为60℃,微波反应器内超过既定温度时,会关闭微波发生器降温,低于既定温度时,会打开微波发生器升温,开启回流冷凝且回流冷凝管口用胶塞堵住,防止空气进入;反应结束后,在保持真空条件下加入275.2mg聚甲基含氢硅油PMHS,再用Nd:YAG固体脉冲激光照射溶液,其中激光参数为波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长8h;激光照射过程中,同时开启紫外灯照射,紫外光波长为365nm,强度为5mW/cm2,照射时长8h;激光和紫外照射的同时,同步开启微波加热,微波频率2450MHz,微波功率650W,微波时间8h,加热温度为80℃,微波反应器内超过既定温度时,会关闭微波发生器降温,低于既定温度时,会打开微波发生器升温;反应结束后,取出反应液将其冷却至室温,在300r/min机械搅拌伴随条件下将其逐滴滴加到300mL甲醇中,抽滤并沉淀,将固相物重新溶解于300mL三氯甲烷中,再用300mL甲醇沉淀以除去未反应原料,7000r/min离心分离,在80℃下干燥48h即可得到聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体。

步骤八、三键修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子的制备:将步骤七中的产物1g和0.044mmol的4-乙炔基-N,N-二十六烷基苯胺溶于10mL体积比为1:1的三乙胺和四氢呋溶液中,然后1L/min通氩气,在40KHz条件下超声除氧30min,加入0.2mmol的双三苯基膦二氯化钯和0.2mmol的碘化亚铜,300r/min搅拌并水浴40℃回流反应12h,7000r/min离心分离除去固体,在300r/min转速搅拌下将液体产物滴加到300mL甲醇溶液中,7000r/min离心分离,将沉淀物重新溶解于300mL三氯甲烷,再用300mL甲醇沉淀以除去未反应原料,得三键修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子。

步骤九、点击反应制备点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子:将步骤八所得产物溶于10mL二氯甲烷中,然后在另一份10mL二氯甲烷中溶解6mg的四氰基乙烯,再将两份溶液混合即可得到点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子样品4,产率87%。

所得聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体样品4的液晶相态为单层或双层近晶A相,非线性光学特性良好。

实施例5:点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子样品5的制备

以m=3,p=3,q=3,n=4,R为

Figure BDA0002558564650000231

x:y:z=18:80:2,X为四氰基乙烯为例,介绍聚硅氧烷侧链液晶高分子样品5的具体合成方法,具体合成路线图1所示:

步骤一、对烯氧基苯甲酸的制备:将0.01mol对羟基苯甲酸乙酯、0.015mol的3-溴-1-丙烯、0.01mol固体碳酸钾和250mL丙酮的混合物放入500mL烧瓶中,再移入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流的微波反应器中,只开微波能量,其中微波功率650W,频率2450MHz,沸腾加热24h,微波加热过程伴随回流,微波反应器内超过既定温度时,会关闭微波发生器降温,低于既定温度时,会打开微波发生器升温,反应过程开启回流冷凝装置;微波结束后,将所得产物过滤,并在30℃条件下以90r/min速率旋蒸至丙酮除去后,向产物中加入200mL***,再加入100mL蒸馏水,搅拌5min,静置分层后,将***层和蒸馏水层分离,用100mL的10%NaOH水溶液将醚层萃取两次,然后在40℃下将***蒸发,再将所得残留物投入到300mL含有30g KOH的乙醇:水质量比为1:2的混合物中煮沸至残留物溶解,接着将溶液冷却至室温,在300r/min速率下搅拌溶液,加入6mol/L的盐酸溶液,调节直至pH=2,将所得产物用过滤得粗产物,用300mL蒸馏水搅拌洗涤过滤后的固相物30min,将洗涤后的产物加入到80℃下加热回流搅拌的乙醇中,至产物不再继续溶解为止,再放入5℃的冰箱中快速冷却30min,过滤混合物后得到白色针状晶体,将晶体产物在40℃下真空干燥48h,得到对烯氧基苯甲酸。

步骤二、4-烯丙氧基苯甲酰氯的制备:将步骤一中得到的白色针状晶体0.05mol和10mL亚硫酰氯加入装有氯化氢吸收仪的30mL烧瓶中,将烧瓶转入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流的微波反应器中,开启紫外光和激光照射烧瓶,其中紫外波长365nm、功率300mW/cm2,Nd:YAG固体脉冲激光波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长6h,照射温度为40℃,照射过程中以300r/min速率搅拌混合物,加热时要伴随回流冷凝,然后取出溶液,在-0.09MPa,40℃条件下减压蒸馏10min除去过量的亚硫酰氯,得到4-烯丙氧基苯甲酰氯。

步骤三、酯化反应合成液晶性单体(M1):将4-烯丙氧基苯甲酰氯溶解在10mL干燥的二氯甲烷中,并滴加到含有0.06mol胆固醇和8mL吡啶的100mL二氯甲烷的***液中,移入带紫外和激光的常压带回流的微波反应器中,开启紫外光和激光照射烧瓶,其中紫外波长365nm、功率300mW/cm2,Nd:YAG固体脉冲激光波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长6h,照射温度40℃,照射过程中以300r/min速率搅拌混合物,反应后过滤除去沉淀物,向滤液中加入300mL乙醇来沉淀粗产物,并从乙醇中重结晶,得到的白色粉末产物在70℃真空干燥箱中干燥24h,得到液晶性单体M1。

步骤四、酯化反应合成液晶性单体(M2):将4-烯丙氧基苯甲酰氯溶解在10mL干燥的二氯甲烷中,并滴加到含有0.06mol对羟基苯甲醚和8mL吡啶的100mL二氯甲烷的***液中,移入带紫外和激光的常压带回流的微波反应器中,开启紫外光和激光照射烧瓶,其中紫外波长365nm、功率300mW/cm2,Nd:YAG固体脉冲激光波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长6h,照射温度40℃,照射过程中以300r/min速率搅拌混合物,过滤除去沉淀物,向滤液中加入300mL乙醇来沉淀粗产物,并从乙醇中重结晶,得到的白色粉末产物在70℃真空干燥箱中干燥24h,得到液晶性单体M2。

步骤五、对碘烯丙氧基(M3)的制备:将0.025mol对碘苯酚溶于50mL乙腈中,然后置于100mL烧瓶中,加入0.03mol的3-溴丙烯和3.5g的碳酸钾,加热到85℃,300r/min搅拌并水浴保温回流反应2h,反应后过滤除去固体,在-0.09MPa,60℃条件下旋蒸30min除去多余溶剂,然后以二氯甲烷:石油醚体积比为1:2的混合物作为淋洗剂做硅胶柱层析提纯,得到对碘烯丙氧基M3白色产物。

步骤六、对-(二丁基氨基)苯基乙炔(M4)的制备:将20mmol对碘苯胺和80mmol的溴丁烷溶于65mLN,N-二甲基甲酰胺中,然后加入60mmol的碳酸钾和60mmol碘化钾,于超声波清洗仪中,1L/min通氩气30min除去氧气,将装有混合物的150mL烧瓶在120℃下水浴回流反应20h,回流冷凝管口用胶塞塞住,反应后抽滤除去固体,用200mL水萃取除去N,N-二甲基甲酰胺,在-0.09MPa、40℃、90r/min速率下旋蒸30min除去多余溶剂,然后以体积比为1:6的二氯甲烷和石油醚混合物作为淋洗剂进行硅胶柱层析提纯,即可得到对-(二丁基氨基)苯基乙炔产物;将0.002mol的产物溶于80mL体积比为1:1的三乙胺和四氢呋喃混合液,1L/min通氩气并同时在40KHz超声除氧30min,然后加入0.003mol三甲基硅基乙炔TMSA、0.2mmol的双三苯基膦二氯化钯及0.2mmol的碘化亚铜,将装有混合物的150mL烧瓶中在300r/min速率下搅拌并40℃水浴回流反应10h,回流冷凝管口用胶塞塞住,反应后抽滤除去固体,在-0.09MPa,60℃,90r/min速率条件下真空旋蒸30min除去多于溶剂,然后以体积比为1:6的二氯甲烷和石油醚混合物作为淋洗剂做硅胶柱层析提纯,得到黄色液体;将0.005mol的产物和0.005mol的碳酸钾溶于50mL体积比为7:3的四氢呋喃和无水乙醇混合物中,转移至100mL的烧瓶中,将烧瓶中的混合物于300r/min搅拌并室温回流反应3h,停止反应后抽滤出去固体,在-0.09MPa,50℃条件下旋蒸30min除去多余溶剂,除去溶剂,二氯甲烷柱层析得到黄色油状液体。

步骤七、聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体:在烧瓶中加入0.396mmol的4-烯丙氧基苯甲酸胆甾醇酯、1.76mmol的4-甲氧基苯基4-(烯丙氧基)苯甲酸酯、0.044mmol的对碘烯丙氧基和60ppm铂催化剂,溶于20mL甲苯中,通过双排管对其抽真空-充氮气三个循环过程排掉氧气后,再移入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流微波反应器中,用Nd:YAG固体脉冲激光照射溶液,其中激光参数为波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长0.5h;激光照射过程中,同时开启紫外灯照射,紫外光波长为365nm,强度为5mW/cm2,照射时长0.5h;激光和紫外照射的同时,同步开启微波加热,微波频率2450MHz,微波功率650W,微波时间0.5h,加热温度为60℃,微波反应器内超过既定温度时,会关闭微波发生器降温,低于既定温度时,会打开微波发生器升温,开启回流冷凝且回流冷凝管口用胶塞堵住,防止空气进入;反应结束后,在保持真空条件下加入275.2mg聚甲基含氢硅油PMHS,再用Nd:YAG固体脉冲激光照射溶液,其中激光参数为波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长8h;激光照射过程中,同时开启紫外灯照射,紫外光波长为365nm,强度为5mW/cm2,照射时长8h;激光和紫外照射的同时,同步开启微波加热,微波频率2450MHz,微波功率650W,微波时间8h,加热温度为80℃,微波反应器内超过既定温度时,会关闭微波发生器降温,低于既定温度时,会打开微波发生器升温;反应结束后,取出反应液将其冷却至室温,在300r/min机械搅拌伴随条件下将其逐滴滴加到300mL甲醇中,抽滤并沉淀,将固相物重新溶解于300mL三氯甲烷中,再用300mL甲醇沉淀以除去未反应原料,7000r/min离心分离,在80℃下干燥48h即可得到聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体。

步骤八、三键修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子的制备:将步骤七中的产物467mg和0.044mmol对-(二丁基氨基)苯基乙炔溶于10mL体积比为1:1的三乙胺和四氢呋溶液中,然后1L/min通氩气,在40KHz条件下超声除氧30min,加入0.2mmol的双三苯基膦二氯化钯和0.2mmol的碘化亚铜,300r/min搅拌并水浴40℃回流反应12h,7000r/min离心分离除去固体,在300r/min转速搅拌下将液体产物滴加到300mL甲醇溶液中,7000r/min离心分离,将沉淀物重新溶解于300mL三氯甲烷,再用300mL甲醇沉淀以除去未反应原料,得三键修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子。

步骤九、点击反应制备点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子:将步骤八所得产物溶于10mL二氯甲烷中,然后在另一份10mL二氯甲烷中溶解6mg的四氰基乙烯,再将两份溶液混合即可得到点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子样品5,产率88%。

所得聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体样品5的液晶相态为低温近晶E相,高温单层近晶A相,非线性光学特性良好。

实施例6:点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子样品6的制备

以m=3,p=3,q=3,n=4,R为

Figure BDA0002558564650000271

x:y:z=80:18:2,X为四氰基乙烯为例,介绍聚硅氧烷侧链液晶高分子样品6的具体合成方法,具体合成路线图1所示:

步骤一、对烯氧基苯甲酸的制备:将0.01mol对羟基苯甲酸乙酯、0.015mol的3-溴-1-丙烯、0.01mol固体碳酸钾和250mL丙酮的混合物放入500mL烧瓶中,再移入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流的微波反应器中,只开微波能量,其中微波功率650W,频率2450MHz,沸腾加热24h,微波加热过程伴随回流,微波反应器内超过既定温度时,会关闭微波发生器降温,低于既定温度时,会打开微波发生器升温,反应过程开启回流冷凝装置;微波结束后,将所得产物过滤,并在30℃条件下以90r/min速率旋蒸至丙酮除去后,向产物中加入200mL***,再加入100mL蒸馏水,搅拌10min,静置分层后,将***层和蒸馏水层分离,用100mL的10%NaOH水溶液将醚层萃取两次,然后在40℃下将***蒸发,再将所得残留物投入到300mL含有30g KOH的乙醇:水质量比为1:2的混合物中煮沸至残留物溶解,接着将溶液冷却至室温,在300r/min速率下搅拌溶液,加入6mol/L的盐酸溶液,调节直至pH=2,将所得产物用过滤得粗产物,用300mL蒸馏水搅拌洗涤过滤后的固相物30min,将洗涤后的产物加入到80℃下加热回流搅拌的乙醇中,至产物不再继续溶解为止,再放入5℃的冰箱中快速冷却30min,过滤混合物后得到白色针状晶体,将晶体产物在40℃下真空干燥48h,得到对烯氧基苯甲酸。

步骤二、4-烯丙氧基苯甲酰氯的制备:将步骤一中得到的白色针状晶体0.05mol和10mL亚硫酰氯加入装有氯化氢吸收仪的30mL烧瓶中,将烧瓶转入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流的微波反应器中,开启紫外光和激光照射烧瓶,其中紫外波长365nm、功率300mW/cm2,Nd:YAG固体脉冲激光波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长6h,照射温度40℃,照射过程中以300r/min速率搅拌混合物,加热时要伴随回流冷凝;然后取出溶液,在-0.09MPa,40℃条件下减压蒸馏10min除去过量的亚硫酰氯,得到4-烯丙氧基苯甲酰氯。

步骤三、酯化反应合成液晶性单体(M1):将4-烯丙氧基苯甲酰氯溶解在10mL干燥的二氯甲烷中,并滴加到含有0.06mol胆固醇和8mL吡啶的100mL二氯甲烷的***液中,移入带紫外和激光的常压带回流的微波反应器中,开启紫外光和激光照射烧瓶,其中紫外波长365nm、功率300mW/cm2,Nd:YAG固体脉冲激光波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长6h,照射温度40℃,照射过程中以300r/min速率搅拌混合物,过滤除去沉淀物,向滤液中加入300mL乙醇来沉淀粗产物,并从乙醇中重结晶,得到的白色粉末产物在70℃真空干燥箱中干燥24h,得到液晶性单体M1。

步骤四、酯化反应合成液晶性单体(M2):将4-烯丙氧基苯甲酰氯溶解在10mL干燥的二氯甲烷中,并滴加到含有0.06mol对羟基苯甲醚和8mL吡啶的100mL二氯甲烷的***液中,移入带紫外和激光的常压带回流的微波反应器中,开启紫外光和激光照射烧瓶,其中紫外波长365nm、功率300mW/cm2,Nd:YAG固体脉冲激光波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长6h,照射温度40℃,照射过程中以300r/min速率搅拌混合物,过滤除去沉淀物,向滤液中加入300mL乙醇来沉淀粗产物,并从乙醇中重结晶,得到的白色粉末产物在70℃真空干燥箱中干燥24h,得到液晶性单体M2。

步骤五、对碘烯丙氧基(M3)的制备:将0.025mol对碘苯酚溶于50mL乙腈中,然后置于100mL烧瓶中,加入0.03mol的3-溴丙烯和3.5g的碳酸钾,加热到85℃,300r/min搅拌并水浴保温回流反应2h,反应后过滤除去固体在-0.09MPa,60℃条件下旋蒸30min除去多余溶剂,然后以二氯甲烷:石油醚体积比为1:2的混合物作为淋洗剂做硅胶柱层析提纯,得到对碘烯丙氧基M3白色产物。

步骤六、对-(二丁基氨基)苯基乙炔(M4)的制备:将20mmol对碘苯胺和80mmol的溴丁烷溶于65mLN,N-二甲基甲酰胺中,然后加入60mmol的碳酸钾和60mmol碘化钾,于超声波清洗仪中,1L/min通氩气30min除去氧气,将装有混合物的150mL烧瓶在120℃下水浴回流反应20h,回流冷凝管口用胶塞塞住,反应后抽滤除去固体,用200mL水萃取除去N,N-二甲基甲酰胺,在-0.09MPa、40℃、90r/min速率下旋蒸30min除去多余溶剂,然后以体积比为1:6的二氯甲烷和石油醚混合物作为淋洗剂进行硅胶柱层析提纯,即可得到产物;将0.002mol的产物80mL体积比为1:1的三乙胺和四氢呋喃混合液,1L/min通氩气并同时在40KHz超声除氧30min,然后加入0.003mol三甲基硅基乙炔TMSA、0.2mmol的双三苯基膦二氯化钯及0.2mmol的碘化亚铜,将装有混合物的150mL烧瓶中在300r/min速率下搅拌并40℃水浴回流反应10h,回流冷凝管口用胶塞塞住,反应后抽滤除去固体,在-0.09MPa,60℃,90r/min速率条件下真空旋蒸30min除去多于溶剂,然后以体积比为1:6的二氯甲烷和石油醚混合物作为淋洗剂做硅胶柱层析提纯,得到黄色液体;将0.005mol的产物和0.005mol的碳酸钾溶于50mL体积比为7:3的四氢呋喃和无水乙醇混合物中,转移至100mL的烧瓶中,将烧瓶中的混合物于300r/min搅拌并室温回流反应3h,停止反应后抽滤出去固体,在-0.09MPa,50℃条件下旋蒸30min除去多余溶剂,除去溶剂,二氯甲烷柱层析得到黄色油状液体。

步骤七、聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体:在烧瓶中加入1.76mmol的4-烯丙氧基苯甲酸胆甾醇酯、0.396mmol的4-烯丙氧基苯甲酸4-甲氧基苯酚酯,0.044mmol的对碘烯丙氧基和60ppm铂催化剂,溶于20mL甲苯中,通过双排管对其抽真空-充氮气三个循环过程排掉氧气后,再移入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流微波反应器中,用Nd:YAG固体脉冲激光照射溶液,其中激光参数为波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长0.5h;激光照射过程中,同时开启紫外灯照射,紫外光波长为365nm,强度为5mW/cm2,照射时长0.5h;激光和紫外照射的同时,同步开启微波加热,微波频率2450MHz,微波功率650W,微波时间0.5h,加热温度为60℃,微波反应器内超过既定温度时,会关闭微波发生器降温,低于既定温度时,会打开微波发生器升温,开启回流冷凝且回流冷凝管口用胶塞堵住,防止空气进入;反应结束后,在保持真空条件下加入275.2mg聚甲基含氢硅油PMHS,再用Nd:YAG固体脉冲激光照射溶液,其中激光参数为波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长8h;激光照射过程中,同时开启紫外灯照射,紫外光波长为365nm,强度为5mW/cm2,照射时长8h;激光和紫外照射的同时,同步开启微波加热,微波频率2450MHz,微波功率650W,微波时间8h,加热温度为80℃,微波反应器内超过既定温度时,会关闭微波发生器降温,低于既定温度时,会打开微波发生器升温;反应结束后,取出反应液将其冷却至室温,在300r/min机械搅拌伴随条件下将其逐滴滴加到300mL甲醇中,抽滤并沉淀,将固相物重新溶解于300mL三氯甲烷中,再用300mL甲醇沉淀以除去未反应原料,7000r/min离心分离,在80℃下干燥48h即可得到聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体。

步骤八、三键修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子的制备:将步骤七中的产物630mg和0.044mmol对-(二丁基氨基)苯基乙炔溶于10mL体积比为1:1的三乙胺和四氢呋溶液中,然后1L/min通氩气,在40KHz条件下超声除氧30min,加入0.2mmol的双三苯基膦二氯化钯和0.2mmol的碘化亚铜,300r/min搅拌并水浴40℃回流反应12h,7000r/min离心分离除去固体,在300r/min转速搅拌下将液体产物滴加到300mL甲醇溶液中,7000r/min离心分离,将沉淀物重新溶解于300mL三氯甲烷,再用300mL甲醇沉淀以除去未反应原料,得三键修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子。

步骤九、点击反应制备点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子

将步骤八所得产物溶于10mL二氯甲烷中,然后在另一份10mL二氯甲烷中溶解6mg的四氰基乙烯,再将两份溶液混合即可得到点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子样品6,产率86%。

所得聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体样品6的液晶相态为升温时由双层变为单层近晶A相,非线性光学特性良好。

实施例7:点击修饰的聚硅氧烷侧链液晶高分子样品7的制备

以m=5,p=5,q=5,R为x:y:z=100:0:0,X为四氰基乙烯为例,介绍聚硅氧烷侧链液晶高分子样品7的具体合成方法,具体合成路线图1所示:

步骤一、对烯氧基苯甲酸的制备:将0.01mol对羟基苯甲酸乙酯、0.015mol的5-溴-1-戊烯、0.01mol固体碳酸钾和250mL丙酮的混合物放入500mL烧瓶中,再移入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流的微波反应器中,只开微波能量,其中微波功率650W,频率2450MHz,沸腾加热24h,微波加热过程伴随回流,微波反应器内超过既定温度时,会关闭微波发生器降温,低于既定温度时,会打开微波发生器升温,反应过程开启回流冷凝装置;微波结束后,将所得产物过滤,并在30℃条件下以90r/min速率旋蒸至丙酮除去后,向产物中加入200mL***,再加入100mL蒸馏水,搅拌5min,静置分层后,将***层和蒸馏水层分离,用100mL的10%NaOH水溶液将醚层萃取两次,然后在40℃下将***蒸发,再将所得残留物投入到300mL含有30g KOH的乙醇:水质量比为1:2的混合物中煮沸至残留物溶解,接着将溶液冷却至室温,在300r/min速率下搅拌溶液,加入6mol/L的盐酸溶液,调节直至pH=2,将所得产物用过滤得粗产物,用300mL蒸馏水搅拌洗涤过滤后的固相物30min,将洗涤后的产物加入到80℃下加热回流搅拌的乙醇中,至产物不再继续溶解为止,再放入5℃的冰箱中快速冷却30min,过滤混合物后得到白色针状晶体,将晶体产物在40℃下真空干燥48h,得到对烯氧基苯甲酸。

步骤二、4-烯丙氧基苯甲酰氯的制备:将步骤一中得到的白色针状晶体0.05mol和10mL亚硫酰氯加入装有氯化氢吸收仪的30mL烧瓶中,将烧瓶转入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流的微波反应器中,开启紫外光和激光照射烧瓶,其中紫外波长365nm、功率300mW/cm2,Nd:YAG固体脉冲激光波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长6h,照射温度40℃,照射过程中以300r/min速率搅拌混合物,加热时要伴随回流冷凝;然后取出溶液,在-0.09MPa,40℃条件下减压蒸馏10min除去过量的亚硫酰氯,得到4-烯丙氧基苯甲酰氯。

步骤三、酯化反应合成液晶性单体(M1):将4-烯丙氧基苯甲酰氯溶解在10mL干燥的二氯甲烷中,并滴加到含有0.06mol胆固醇和8mL吡啶的100mL二氯甲烷的***液中,移入带紫外和激光的常压带回流的微波反应器中,开启紫外光和激光照射烧瓶,其中紫外波长365nm、功率300mW/cm2,Nd:YAG固体脉冲激光波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长6h,照射温度40℃,照射过程中以300r/min速率搅拌混合物,过滤除去沉淀物,向滤液中加入300mL乙醇来沉淀粗产物,并从乙醇中重结晶,得到的白色粉末产物在70℃真空干燥箱中干燥24h,得到液晶性单体M1。

步骤四、聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体:在烧瓶中加入2.2mmol的4-烯戊氧基苯甲酸胆甾醇酯和60ppm铂催化剂,溶于20mL甲苯中,通过双排管对其抽真空-充氮气三个循环过程排掉氧气后,再移入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流微波反应器中,用Nd:YAG固体脉冲激光照射溶液,其中激光参数为波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长0.5h;激光照射过程中,同时开启紫外灯照射,紫外光波长为365nm,强度为8mW/cm2,照射时长0.5h;激光和紫外照射的同时,同步开启微波加热,微波频率2450MHz,微波功率650W,微波时间0.5h,加热温度为60℃,微波反应器内超过既定温度时,会关闭微波发生器降温,低于既定温度时,会打开微波发生器升温,开启回流冷凝且回流冷凝管口用胶塞堵住,防止空气进入;反应结束后,在保持真空条件下加入275.2mg聚甲基含氢硅油PMHS,再用Nd:YAG固体脉冲激光照射溶液,其中激光参数为波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长8h;激光照射过程中,同时开启紫外灯照射,紫外光波长为365nm,强度为8mW/cm2,照射时长8h;激光和紫外照射的同时,同步开启微波加热,微波频率2450MHz,微波功率650W,微波时间8h,加热温度为80℃,微波反应器内超过既定温度时,会关闭微波发生器降温,低于既定温度时,会打开微波发生器升温;反应结束后,取出反应液将其冷却至室温,在300r/min机械搅拌伴随条件下将其逐滴滴加到300mL甲醇中,抽滤并沉淀,将固相物重新溶解于300mL三氯甲烷中,再用300mL甲醇沉淀以除去未反应原料,7000r/min离心分离,在80℃下干燥48h即可得到聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体样品7,产率88%。

所得聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体样品7的液晶相态为近晶A相,非线性光学特性差。

实施例8:聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体样品8的制备

以m=5,p=5,q=5,R为

Figure BDA0002558564650000331

x:y:z=0:100:0,X为7,7,8,8-四氰基对苯二醌二甲烷为例,介绍聚硅氧烷侧链液晶高分子样品8的具体合成方法,具体合成路线图1所示:

步骤一、对烯氧基苯甲酸的制备:将0.01mol对羟基苯甲酸乙酯、0.015mol的5-溴-1-戊烯、0.01mol固体碳酸钾和250mL丙酮的混合物放入500mL烧瓶中,再移入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流的微波反应器中,只开微波能量,其中微波功率650W,频率2450MHz,沸腾加热24h,微波加热过程伴随回流,微波反应器内超过既定温度时,会关闭微波发生器降温,低于既定温度时,会打开微波发生器升温,反应过程开启回流冷凝装置;微波结束后,将所得产物过滤,并在30℃条件下以90r/min速率旋蒸至丙酮除去后,向产物中加入200mL***,再加入100mL蒸馏水,搅拌5min,静置分层后,将***层和蒸馏水层分离,用100mL的10%NaOH水溶液将醚层萃取两次,然后在40℃下将***蒸发,再将所得残留物投入到300mL含有30g KOH的乙醇:水质量比为1:2的混合物中煮沸至残留物溶解,接着将溶液冷却至室温,在300r/min速率下搅拌溶液,加入6mol/L的盐酸溶液,调节直至pH=2,将所得产物用过滤得粗产物,用300mL蒸馏水搅拌洗涤过滤后的固相物30min,将洗涤后的产物加入到80℃下加热回流搅拌的乙醇中,至产物不再继续溶解为止,再放入5℃的冰箱中快速冷却30min,过滤混合物后得到白色针状晶体,将晶体产物在40℃下真空干燥48h,得到对烯氧基苯甲酸。

步骤二、4-烯丙氧基苯甲酰氯的制备:将步骤一中得到的白色针状晶体0.05mol和10mL亚硫酰氯加入装有氯化氢吸收仪的30mL烧瓶中,将烧瓶转入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流的微波反应器中,开启紫外光和激光照射烧瓶,其中紫外波长365nm、功率300mW/cm2,Nd:YAG固体脉冲激光波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长6h,照射温度40℃,照射过程中以300r/min速率搅拌混合物,加热时要伴随回流冷凝;然后取出溶液,在-0.09MPa,40℃条件下减压蒸馏10min除去过量的亚硫酰氯,得到4-烯丙氧基苯甲酰氯。

步骤三、酯化反应合成液晶性单体(M2):将4-烯丙氧基苯甲酰氯溶解在10mL干燥的二氯甲烷中,并滴加到含有0.06mol对羟基苯氰和8mL吡啶的100mL二氯甲烷的***液中,移入带紫外和激光的常压带回流的微波反应器中,开启紫外光和激光照射烧瓶,其中紫外波长365nm、功率300mW/cm2,Nd:YAG固体脉冲激光波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长6h,照射温度40℃,照射过程中以300r/min速率搅拌混合物,过滤除去沉淀物,向滤液中加入300mL乙醇来沉淀粗产物,并从乙醇中重结晶,得到的白色粉末产物在70℃真空干燥箱中干燥24h,得到液晶性单体M2。

步骤四、聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体:在烧瓶中加入2.2mmol的4-烯丙氧基苯甲酸4-氰基苯酚酯和60ppm铂催化剂,溶于20mL甲苯中,通过双排管对其抽真空-充氮气三个循环过程排掉氧气后,再移入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流微波反应器中,用Nd:YAG固体脉冲激光照射溶液,其中激光参数为波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长0.5h;激光照射过程中,同时开启紫外灯照射,紫外光波长为365nm,强度为8mW/cm2,照射时长0.5h;激光和紫外照射的同时,同步开启微波加热,微波频率2450MHz,微波功率650W,微波时间0.5h,加热温度为60℃,微波反应器内超过既定温度时,会关闭微波发生器降温,低于既定温度时,会打开微波发生器升温,开启回流冷凝且回流冷凝管口用胶塞堵住,防止空气进入;反应结束后,在保持真空条件下加入275.2mg聚甲基含氢硅油PMHS,再用Nd:YAG固体脉冲激光照射溶液,其中激光参数为波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长8h;激光照射过程中,同时开启紫外灯照射,紫外光波长为365nm,强度为10mW/cm2,照射时长8h;激光和紫外照射的同时,同步开启微波加热,微波频率2450MHz,微波功率650W,微波时间8h,加热温度为80℃,微波反应器内超过既定温度时,会关闭微波发生器降温,低于既定温度时,会打开微波发生器升温;反应结束后,取出反应液将其冷却至室温,在300r/min机械搅拌伴随条件下将其逐滴滴加到300mL甲醇中,抽滤并沉淀,将固相物重新溶解于300mL三氯甲烷中,再用300mL甲醇沉淀以除去未反应原料,在80℃下干燥48h即可得到聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体样品8,产率86%。

所得聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体样品8的液晶相态为近晶A相,非线性光学特性差。

实施例9:聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体样品9的制备

以m=5,p=5,q=5,R为x:y:z=50:50:0,X为7,7,8,8-四氰基对苯二醌二甲烷为例,介绍聚硅氧烷侧链液晶高分子样品9的具体合成方法,具体合成路线图1所示:

步骤一、对烯氧基苯甲酸的制备:将0.01mol对羟基苯甲酸乙酯、0.015mol的5-溴-1-戊烯、0.01mol固体碳酸钾和250mL丙酮的混合物放入500mL烧瓶中,再移入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流的微波反应器中,只开微波能量,其中微波功率650W,频率2450MHz,沸腾加热24h,微波加热过程伴随回流,微波反应器内超过既定温度时,会关闭微波发生器降温,低于既定温度时,会打开微波发生器升温,反应过程开启回流冷凝装置;微波结束后,将所得产物过滤,并在30℃条件下以90r/min速率旋蒸至丙酮除去后,向产物中加入200mL***,再加入100mL蒸馏水,搅拌10min,静置分层后,将***层和蒸馏水层分离,用100mL的10%NaOH水溶液将醚层萃取两次,然后在40℃下将***蒸发,再将所得残留物投入到300mL含有30g KOH的乙醇:水质量比为1:2的混合物中煮沸至残留物溶解,接着将溶液冷却至室温,在300r/min速率下搅拌溶液,加入6mol/L的盐酸溶液,调节直至pH=2,将所得产物用过滤得粗产物,用300mL蒸馏水搅拌洗涤过滤后的固相物30min,将洗涤后的产物加入到80℃下加热回流搅拌的乙醇中,至产物不再继续溶解为止,再放入5℃的冰箱中快速冷却30min,过滤混合物后得到白色针状晶体,将晶体产物在40℃下真空干燥48h,得到对烯氧基苯甲酸。

步骤二、4-烯丙氧基苯甲酰氯的制备:将步骤一中得到的白色针状晶体0.05mol和10mL亚硫酰氯加入装有氯化氢吸收仪的30mL烧瓶中,将烧瓶转入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流的微波反应器中,开启紫外光和激光照射烧瓶,其中紫外波长365nm、功率300mW/cm2,Nd:YAG固体脉冲激光波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长6h,照射温度40℃,照射过程中以300r/min速率搅拌混合物,加热时要伴随回流冷凝;然后取出溶液,在-0.09MPa,40℃条件下减压蒸馏10min除去过量的亚硫酰氯,得到4-烯丙氧基苯甲酰氯。

步骤三、酯化反应合成液晶性单体(M1):将4-烯丙氧基苯甲酰氯溶解在10mL干燥的二氯甲烷中,并滴加到含有0.05mol胆固醇和8mL吡啶的100mL二氯甲烷的***液中,移入带紫外和激光的常压带回流的微波反应器中,开启紫外光和激光照射烧瓶,其中紫外波长365nm、功率300mW/cm2,Nd:YAG固体脉冲激光波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长6h,照射温度40℃,照射过程中以300r/min速率搅拌混合物,过滤除去沉淀物,向滤液中加入300mL乙醇来沉淀粗产物,并从乙醇中重结晶,得到的白色粉末产物在70℃真空干燥箱中干燥24h,得到液晶性单体M1。

步骤四、酯化反应合成液晶性单体(M2):将4-烯丙氧基苯甲酰氯溶解在10mL干燥的二氯甲烷中,并滴加到含有0.06mol的4-苯基苯酚和8mL吡啶的100mL二氯甲烷的***液中,移入带紫外和激光的常压带回流的微波反应器中,开启紫外光和激光照射烧瓶,其中紫外波长365nm、功率300mW/cm2,Nd:YAG固体脉冲激光波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长6h,照射温度40℃,照射过程中以300r/min速率搅拌混合物,过滤除去沉淀物,向滤液中加入300mL乙醇来沉淀粗产物,并从乙醇中重结晶,得到的白色粉末产物在70℃真空干燥箱中干燥24h,得到液晶性单体M2。

步骤五、聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体:在烧瓶中加入1.1mmol的4-烯戊氧基苯甲酸胆甾醇酯,1.1mmol的[1,1'-联苯]-4-基4-(烯丙氧基)苯甲酸酯和60ppm铂催化剂,溶于20mL甲苯中,通过双排管对其抽真空-充氮气三个循环过程排掉氧气后,再移入带紫外和Nd:YAG固体脉冲激光的常压带回流微波反应器中,用Nd:YAG固体脉冲激光照射溶液,其中激光参数为波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长0.5h;激光照射过程中,同时开启紫外灯照射,紫外光波长为365nm,强度为8mW/cm2,照射时长0.5h;激光和紫外照射的同时,同步开启微波加热,微波频率2450MHz,微波功率650W,微波时间0.5h,加热温度为60℃,微波反应器内超过既定温度时,会关闭微波发生器降温,低于既定温度时,会打开微波发生器升温,开启回流冷凝且回流冷凝管口用胶塞堵住,防止空气进入;反应结束后,在保持真空条件下加入275.2mg聚甲基含氢硅油PMHS,再用Nd:YAG固体脉冲激光照射溶液,其中激光参数为波长1.06μm,脉宽1.2ms,光斑直径0.2mm,重复频率20Hz,功率密度1.0×106W/cm2,激光焦点的光斑处于液面以下2mm,照射时长8h;激光照射过程中,同时开启紫外灯照射,紫外光波长为365nm,强度为10mW/cm2,照射时长8h;激光和紫外照射的同时,同步开启微波加热,微波频率2450MHz,微波功率650W,微波时间8h,加热温度为80℃,微波反应器内超过既定温度时,会关闭微波发生器降温,低于既定温度时,会打开微波发生器升温;反应结束后,取出反应液将其冷却至室温,在300r/min机械搅拌伴随条件下将其逐滴滴加到300mL甲醇中,抽滤并沉淀,将固相物重新溶解于300mL三氯甲烷中,再用300mL甲醇沉淀以除去未反应原料,在80℃下干燥48h即可得到聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体样品9,产率85%。

所得聚硅氧烷侧链液晶高分子白色固体样品9的液晶相态为近晶A相,非线性光学特性差。

表1各实施例制备的聚硅氧烷侧链液晶高分子样品的性能测试结果汇总表

实施例 液晶相态 非线性光学特性
1 良好
2 近晶A相 良好
3 近晶A相 良好
4 单层或双层近晶A相 良好
5 低温近晶E相,高温单层近晶A相 良好
6 升温时由双层变为单层近晶A相 良好
7 近晶A相
8 近晶A相
9 近晶A相

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