苯并菲类液晶高分子合成及应用

周鸿文

（珠海长先新材料科技股份有限公司，广东 珠海 519000）

高分子与低聚物之分主要是苯并菲分子量不同所致。相比于低聚物来说，高分子具有较高的机械强度，且化学稳定性与热稳定性良好。苯并菲液晶高分子按照不同结构划分为主链型，侧链型、超支化以及弹性体等，上述物质的结构差异比较大，且存在不同的合成方法。

1 苯并菲液晶高分子合成

苯并菲衍生物制备方法比较多，不同方法能够合成不同衍生物，例如α—取代六烷氧基（1）、对称六取代苯并（2）等。如图1 所示。带羟基苯并菲衍生物的价值比较高，能够合成多种苯并菲液晶高分子。侧链型前体为单羟基苯并菲，通过活性官能团羟基与其他机团反应，以此合成侧链型苯并菲高分子。

1.1 带羟基苯并菲合成

图1 α 取代六烷氧基苯并菲衍生物

带羟基苯并菲合成方法比较便捷，容易提纯。如图2 所示。反应温度控制在5℃以内，反应时间为2.5h，之后将甲醇加入到反应液中，使用柱层析分离提纯[1]。上述反应需要应用原料3和4 对产物进行控制，产物5 和6 为目标产物。在6 中有多种同分异构体。

1.2 侧链型苯并菲液晶高分子合成

按照苯并菲中心核引入聚合基团的不同时间，可以将侧链型高分子合成如下：首先合成不饱和官能团的苯并菲衍生物，之后通过不饱和官能团的缩聚效应合成聚合物。采用以上制备方法所制备的单羟基苯并菲7，将其与二溴代烷溶解到烧瓶内，采用无水乙醇作为溶剂，添加碘化钾和碳酸钾，搅拌24h。之后得到化合物8，之后在适宜条件下与甲基丙烯酸进行反应，得到化合物9，之后将该化合物与二氮二异丁腈溶解到苯中，加热升温到60℃，反应48h 之后添加四氢呋喃，得到目标产物10[2]。如图3 所示。

其次，首先合成不饱和官能团苯并菲衍生物，之后采用不饱和键的加成效应，将聚合基团引入到苯并菲衍生物中，此时可以确保化合物的液晶性质。上述所应用的合成方法是按照苯并菲中心核引入聚合基团的不同顺序进行分类。当前，针对侧链型聚合物的研究比较多，因此制备方法的可选择性也比较高。但是此种聚合物合成方式还存在较多问题，需要进一步进行研究和分析。

图2 羟基苯并菲的合成

图3 聚丙烯酸侧链苯并菲液晶高分子的合成路线

2 苯并菲液晶高分子的应用

2.1 光电材料中的应用

当前，在计算机显示屏、智能手机屏以及液晶电视等日常生活用品中都开始应用液晶材料。国外学者将苯并菲液晶小分子和聚合物应用到有机光电二极管中，取得显著应用效果。还有部分学者在光电材料中应用苯并菲液晶高分子，将其制作为气体传感器，应用效果比较显著。以苯并菲高分子材料为原料的气体传感器具有较高的经济性，且可以灵敏反应。还有部分学者将苯并菲液晶应用作为晶体管材料，通过应用实践能够看出，此种晶体管具备良好的动力学稳定性和热稳定性。近几年，国外研究小组将苯并菲液晶弹性体应用到光电材料中，按照研究结果能够看出，在加热此种材料时弯曲变形情况比较严重，并且会使光子带隙转变为短波。并且此种转变过程具有可逆效果，也具备较高的重复性和反应速度。此外，苯并菲液晶材料也可以检测环境温度。

2.2 高强度材料中的应用

苯并菲液晶材料中含有介晶基元，可以在外力场作用下形成分子链取向。苯并菲分子的特点能够使其应用到高强度材料中。采用苯并菲高分子所制备的材料密度比较小，但是强度却显著优于传统材料，因此在多个领域得以广泛应用。

2.3 在功能分子膜中的应用

苯并菲高分子材料的功能分子膜是对细胞生物膜的功能原理模仿而来。由于功能分子膜的功能比较接近于生物膜，所以针对物质具备选择透过效果，被广泛应用到电荷分离膜、离子交换膜以及脱盐膜中。除此之外，液晶高分子还被应用到信息存储、图像显示以及复合材料等领域。

3 结语

综上所述，在科学技术快速发展过程中，对于苯并菲高分子材料的需求度也在不断提升，由此促进了液晶高分子领域的发展。苯并菲高分子便于合成，且具有稳定的结构，可以形成比较良好的液晶相，有利于传输和转移光电子，因此在光电材料中被广泛应用。尽管主链型与侧链型的苯并菲液晶分子优势比较多，然而在实际应用期间也存在较多问题，需要进一步进行分析和研究。正是由于苯并菲液晶高分子在各行业的应用，因此笔者坚信，苯并菲液晶高分子材料在未来发展中将会不断扩大应用范围。