苯并菲類液晶高分子合成及應用

周鴻文

（珠海長先新材料科技股份有限公司，廣東 珠海 519000）

高分子與低聚物之分主要是苯并菲分子量不同所致。相比于低聚物來說，高分子具有較高的機械強度，且化學穩定性與熱穩定性良好。苯并菲液晶高分子按照不同結構劃分為主鏈型，側鏈型、超支化以及彈性體等，上述物質的結構差異比較大，且存在不同的合成方法。

1 苯并菲液晶高分子合成

苯并菲衍生物制備方法比較多，不同方法能夠合成不同衍生物，例如α—取代六烷氧基（1）、對稱六取代苯并（2）等。如圖1 所示。帶羥基苯并菲衍生物的價值比較高，能夠合成多種苯并菲液晶高分子。側鏈型前體為單羥基苯并菲，通過活性官能團羥基與其他機團反應，以此合成側鏈型苯并菲高分子。

1.1 帶羥基苯并菲合成

圖1 α 取代六烷氧基苯并菲衍生物

帶羥基苯并菲合成方法比較便捷，容易提純。如圖2 所示。反應溫度控制在5℃以內，反應時間為2.5h，之后將甲醇加入到反應液中，使用柱層析分離提純[1]。上述反應需要應用原料3和4 對產物進行控制，產物5 和6 為目標產物。在6 中有多種同分異構體。

1.2 側鏈型苯并菲液晶高分子合成

按照苯并菲中心核引入聚合基團的不同時間，可以將側鏈型高分子合成如下：首先合成不飽和官能團的苯并菲衍生物，之后通過不飽和官能團的縮聚效應合成聚合物。采用以上制備方法所制備的單羥基苯并菲7，將其與二溴代烷溶解到燒瓶內，采用無水乙醇作為溶劑，添加碘化鉀和碳酸鉀，攪拌24h。之后得到化合物8，之后在適宜條件下與甲基丙烯酸進行反應，得到化合物9，之后將該化合物與二氮二異丁腈溶解到苯中，加熱升溫到60℃，反應48h 之后添加四氫呋喃，得到目標產物10[2]。如圖3 所示。

其次，首先合成不飽和官能團苯并菲衍生物，之后采用不飽和鍵的加成效應，將聚合基團引入到苯并菲衍生物中，此時可以確保化合物的液晶性質。上述所應用的合成方法是按照苯并菲中心核引入聚合基團的不同順序進行分類。當前，針對側鏈型聚合物的研究比較多，因此制備方法的可選擇性也比較高。但是此種聚合物合成方式還存在較多問題，需要進一步進行研究和分析。

圖2 羥基苯并菲的合成

圖3 聚丙烯酸側鏈苯并菲液晶高分子的合成路線

2 苯并菲液晶高分子的應用

2.1 光電材料中的應用

當前，在計算機顯示屏、智能手機屏以及液晶電視等日常生活用品中都開始應用液晶材料。國外學者將苯并菲液晶小分子和聚合物應用到有機光電二極管中，取得顯著應用效果。還有部分學者在光電材料中應用苯并菲液晶高分子，將其制作為氣體傳感器，應用效果比較顯著。以苯并菲高分子材料為原料的氣體傳感器具有較高的經濟性，且可以靈敏反應。還有部分學者將苯并菲液晶應用作為晶體管材料，通過應用實踐能夠看出，此種晶體管具備良好的動力學穩定性和熱穩定性。近幾年，國外研究小組將苯并菲液晶彈性體應用到光電材料中，按照研究結果能夠看出，在加熱此種材料時彎曲變形情況比較嚴重，并且會使光子帶隙轉變為短波。并且此種轉變過程具有可逆效果，也具備較高的重復性和反應速度。此外，苯并菲液晶材料也可以檢測環境溫度。

2.2 高強度材料中的應用

苯并菲液晶材料中含有介晶基元，可以在外力場作用下形成分子鏈取向。苯并菲分子的特點能夠使其應用到高強度材料中。采用苯并菲高分子所制備的材料密度比較小，但是強度卻顯著優于傳統材料，因此在多個領域得以廣泛應用。

2.3 在功能分子膜中的應用

苯并菲高分子材料的功能分子膜是對細胞生物膜的功能原理模仿而來。由于功能分子膜的功能比較接近于生物膜，所以針對物質具備選擇透過效果，被廣泛應用到電荷分離膜、離子交換膜以及脫鹽膜中。除此之外，液晶高分子還被應用到信息存儲、圖像顯示以及復合材料等領域。

3 結語

綜上所述，在科學技術快速發展過程中，對于苯并菲高分子材料的需求度也在不斷提升，由此促進了液晶高分子領域的發展。苯并菲高分子便于合成，且具有穩定的結構，可以形成比較良好的液晶相，有利于傳輸和轉移光電子，因此在光電材料中被廣泛應用。盡管主鏈型與側鏈型的苯并菲液晶分子優勢比較多，然而在實際應用期間也存在較多問題，需要進一步進行分析和研究。正是由于苯并菲液晶高分子在各行業的應用，因此筆者堅信，苯并菲液晶高分子材料在未來發展中將會不斷擴大應用范圍。