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研究生：	楊博智 Yang, Po-Chih
論文名稱：	含硝基偶氮苯衍生基光敏性液晶高分子之合成及特性探討 Synthesis and Characterization of Photosensitive Liquid Crystal Polymers Having Nitro-azobenzene Derivatives
指導教授：	劉瑞祥 Liu, Jui-Hsiang
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 化學工程學系 Department of Chemical Engineering
論文出版年：	2003
畢業學年度：	91
語文別：	中文
論文頁數：	179
中文關鍵詞：	偶氮苯、液晶
外文關鍵詞：	photoisomerization
相關次數：	點閱：44 下載：3
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本實驗合成數種不同官能基、不同碳鏈長度的液晶單體4-hexyloxyphenyl-4’-(6-acryloyloxyalkyloxy)benzoate、4-nitrophenyl-4’-
(6-acryloyloxyalkyloxy)benzoate、不同碳鏈長度的偶氮苯單體6-〔4-(4-nitrophenyl)diazenylphenyloxy〕alkyl acrylate及小分子偶氮苯化合物(4-alkyloxy-phenyl)-(4- nitro -phenyl)-diazene，再利用自由基聚合法聚合出在相同進料比條件下，不同碳鏈長度及不同官能基的共聚合物，這些高分子為非結晶形高分子或液晶高分子。所合成之化合物均使用IR、NMR、EA、UV、TGA、DSC、GPC、X-ray等儀器來加以鑑定與分析。本實驗合成的單體與高分子經偏光顯微鏡分析可定性為Nematic、Smectic A及Sc*液晶，液晶高分子的結構更利用X-ray繞射來驗證其種類。在起始劑3 mol% 條件下，所合成高分子之重量平均分子量為10000~30000，分子量分佈在1.2~1.7，聚合物之5wt%損失熱重損失均可達高達340℃以上。含有硝基偶氮苯衍生基之側鏈液晶高分子，在溶液狀態時照射紫外光365nm，偶氮苯基團會立即發生光化學異構化反應，使得溶液之吸收度λmax下降，若照射可見光或使用熱回復方式可恢復至原來吸收度狀態，液晶高分子可利用此光化學異構化反應前後分子的物性差異，將其應用在光記憶型材料與影像儲存材料等領域。
本實驗亦將液晶E48與光學活性摻混物S811混合均勻，製作成膽固醇液晶薄膜，可調配出在可見光區域有選擇光散射的光學薄膜，再加入偶氮苯化合物於上述組成中，來探討溫度效應與照射紫外光，對整體選擇性光散射波長(λ)移轉之影響。可藉由照射紫外光與可見光之間的轉換，而得到不同選擇性光散射波長。在固定波長下，光學薄膜穿透度對紫外光照射下之可逆性變化，文中亦有詳細探討。

A series of monomeric azobenzene derivatives of 4-hexyloxyphenyl-4’-(6-acryloyloxyalkyloxy)benzoate, 4-nitrophenyl-4’- (6-acryloyloxyalkyloxy)benzoate, 6-〔4-(4-nitrophenyl)diazenylphenyloxy〕 alkyl acrylate with various spacer lengths, and a low molecular weight of (4-alkyloxyphenyl)-(4-nitrophenyl)-diazene were synthesized. Polymerization of monomers was carried out under various conditions. Liquid crystalline polymers and amorphous polymers were obtained. Compounds synthesized in this investigation are confirmed by using FTIR, NMR, UV, TGA, DSC, and EA analyzer. The textures of Nematic and Smectic liquid crystalline monomers and polymers were confirmed by crossed polarized microscope. The structures of liquid crystalline polymers were further confirmed by X-ray diffraction analyzer. Molecular weights of obtained polymers are between 10000 and 30000. Thermal stability of polymers was evaluated by DSC technique. Thermal degradation of 5% weight loss of liquid crystalline polymers was found to be higher than 340oC.
Liquid crystalline polymers having nitro-azobenzene groups undergo photo-isomerization from trans to cis under UV light irradiation, while visible light and heat treatment can return it from cis to trans. Optical behaviors of azoderivatives synthesized in this investigation were all investigated. Cholesteric liquid crystal films were fabricated by using commercial available E48, S811, and synthesized azobenzene derivatives. Reflecting wavelength, light transmittance, and reliability of Cholesteric liquid crystal films were also investigated in detail.

中文摘要---------------------------------------------------------------------------Ⅰ
英文摘要---------------------------------------------------------------------------Ⅱ
目錄---------------------------------------------------------------------------Ⅲ
表目錄---------------------------------------------------------------------------Ⅵ
圖目錄---------------------------------------------------------------------------Ⅶ
符號表--------------------------------------------------------------------------XVI

第一章	緒論----------------------------------------------------------------------------1
1-1  前言----------------------------------------------------------------------------1
1-2  研究動機----------------------------------------------------------------------------3

第二章	原理及文獻回顧----------------------------------------------------------------------------4
2-1  液晶簡介----------------------------------------------------------------------------4
2-1-1  液晶的分類----------------------------------------------------------------------------5
2-1-2  液晶的光學異方性---------------------------------------------------------------------------14
2-1-3  外加電場對絕緣向列型液晶的影響---------------------------------------------------------------------------16
2-2  液晶聚合物概述---------------------------------------------------------------------------17
2-3  光致變系統簡介---------------------------------------------------------------------------19
2-3-1光變色材料之光變色機制-  ---------------------------------------------------------------------------20
2-3-2  光變色材料之分類---------------------------------------------------------------------------21
2-3-3光致變型液晶高分子照光排列之效應-----------------22
2-4  偶氮苯衍生物之異構化---------------------------------------------------------------------------23
2-5含偶氮苯衍生物液晶高分子之應用---------------------------------------------------------------------------24
2-6膽固醇液晶之選擇性光散射系統簡介---------------------------------------------------------------------------30
2-6-1小分子膽固醇型液晶可逆性顏色儲存系統之簡介---------------------------------------------------------------------------31
2-6-2膽固醇型液晶高分子於顏色儲存材料系統之簡介---------------------------------------------------------------------------33

第三章	實驗部分---------------------------------------------------------------------------35
3-1	藥品---------------------------------------------------------------------------35
3-2	儀器---------------------------------------------------------------------------36
3-3	實驗步驟---------------------------------------------------------------------------38
3-3-1藥品純化---------------------------------------------------------------------------38
3-3-2  含硝基基團之小分子偶氮苯液晶之合成---------------------------------------------------------------------------38
3-3-3  含硝基基團之偶氮苯液晶單體之合成---------------------------------------------------------------------------40
3-3-4  含己氧烷基及硝基基團之單官能性液晶單體之合成---------------------------------------------------------------------------42
3-3-5  側鏈液晶高分子之合成---------------------------------------------------------------------------44
3-4    試品的製作---------------------------------------------------------------------------46
3-4-1  材料配方---------------------------------------------------------------------------46
3-4-2   玻片的清洗及空cell的製作---------------------------------------------------------------------------46
3-4-3 偶氮苯化合物與液晶混合液之溶解度測試---------------------------------------------------------------------------47
3-5  偶氮苯分子光致變性測試方法---------------------------------------------------------------------------48
3-6  光穿透度的測量---------------------------------------------------------------------------48
3-7溶液配製的測試---------------------------------------------------------------------------49

第四章	結果與討論---------------------------------------------------------------------------50
4-1  單體的合成與鑑定---------------------------------------------------------------------------50	
4-1-1 小分子偶氮苯之合成---------------------------------------------------------------------------50
4-1-2 含硝基基團之偶氮苯液晶單體之合成---------------------------------------------------------------------------51
4-1-3  含己氧烷基及硝基基團之單官能性液晶單體之合成---------------------------------------------------------------------------52
4-2高分子的合成與鑑定---------------------------------------------------------------------------55
4-2-1 均聚合物之合成---------------------------------------------------------------------------55
4-2-2 共聚合物之合成---------------------------------------------------------------------------55
4-3偶氮苯與液晶分子之熱性質及液晶性探討---------------------------------------------------------------------------62
4-3-1小分子偶氮苯化合物、偶氮苯單體與單官能性液晶單體之熱性質及液晶性探討---------------------------------------------------------------------------62
4-3-2 均聚合物與共聚合物之熱性質、液晶相行為及結構特性之性質探討---------------------------------------------------------------------------65
4-4均聚合物與共聚合物之熱重損失探討---------------------------------------------------------------------------67
4-5含偶氮苯化合物之光致變性探討---------------------------------------------------------------------------69
4-5-1 偶氮苯單體之光致變性探討---------------------------------------------------------------------------69
4-5-2含偶氮苯基團之高分子的光致變性探討---------------------------------------------------------------------------70
4-5-3雷射光誘導含偶氮苯基團之高分子進行光異構化反應探討---------------------------------------------------------------------------71
4-6 均聚物與共聚物重量平均分子量及分子量分佈探討---------------------------------------------------------------------------72
4-7 含有光學活性基團之共聚物的旋光度探討---------------------------------------------------------------------------74
4-8 選擇性光散色之系統應用---------------------------------------------------------------------------74
4-8-1 添加偶氮苯衍生物對於選擇性光散色系統之影響---------------------------------------------------------------------------75
4-8-2偶氮苯衍生物照射紫外光對於選擇性光散色系統之影響---------------------------------------------------------------------------79
第五章	結論--------------------------------------------------------------------------175
參考文獻--------------------------------------------------------------------------177
                                    

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校內：立即公開
校外：2003-06-27公開

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