一种用于红外探测的液晶高分子复合材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及液晶高分子领域，具体涉及一种用于红外探测的液晶高分子复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.红外探测器可分为两类，利用红外热效应的称为热探测器，利用光电效应的称为光子探测器，其中，热探测器与光子探测器相比，具有无波长选择性、无需制冷、构造简易、成本低廉等优点。此外，热探测器的灵敏度高，误报率低，随着红外探测理论和技术的发展，从军事国防到民用领域的应用更加广泛。
3.手性液晶高分子因其具有螺旋结构，温度变化时会引起手性液晶高分子中螺距发生变化，进而导致色彩变化，手性液晶高分子的色彩随温度变化的灵敏度高，且性能稳定，可通过热色效应来进行红外探测。但是，单一的液晶高分子具有流动性，且需要对液晶高分子的颜色进行观察，需要选用具有一定硬度及透明度的材料对液晶高分子材料起到支撑作用。
4.因此，现有技术还有待于进步和发展。


技术实现要素：

5.鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于红外探测的液晶高分子复合材料及其制备方法，旨在通过降低液晶高分子的流动性来提升液晶高分子的红外探测效果。
6.为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
7.一种用于红外探测的液晶高分子复合材料的制备方法，其中，包括步骤：
8.提供一种热致向列型液晶高分子；
9.向所述热致向列型液晶高分子中添加小分子胆甾相液晶和纳米二氧化硅，得到用于红外探测的液晶高分子复合材料。
10.所述的用于红外探测的液晶高分子复合材料的制备方法，其中，向所述热致向列型液晶高分子中添加小分子胆甾相液晶和纳米二氧化硅，得到用于红外探测的液晶高分子复合材料的步骤包括：
11.在氮气保护下，向所述热致向列型液晶高分子中添加小分子胆甾相液晶和纳米二氧化硅，冷凝回流，在50
‑
100℃的条件下，加热搅拌20
‑
30h，得到初产物；
12.将所述初产物放入真空干燥箱中，真空干燥1
‑
2h，得到用于红外探测的液晶高分子复合材料。
13.所述的用于红外探测的液晶高分子复合材料的制备方法，其中，所述热致向列型液晶高分子中还添加有增溶剂。
14.所述的用于红外探测的液晶高分子复合材料的制备方法，其中，所述热致向列型液晶高分子为聚对苯二甲酰对苯二胺聚合物。
15.所述的用于红外探测的液晶高分子复合材料的制备方法，其中，所述聚对苯二甲酰对苯二胺聚合物的制备方法，包括步骤：
16.在氮气保护下，将芳香族二醚二胺和对苯二胺于极性非质子溶剂中溶解，加入缚酸剂及对苯二甲酰氯，冰浴条件下反应3
‑
6h，其后，经水析、粉碎、过滤、洗涤、干燥后，得到聚对苯二甲酰对苯二胺聚合物。
17.所述的用于红外探测的液晶高分子复合材料的制备方法，其中，所述芳香族二醚二胺为双酚a型二醚二胺、双酚s型二醚二胺或联苯二酚型二醚二胺中的一种。
18.所述的用于红外探测的液晶高分子复合材料的制备方法，其中，所述极性非质子溶剂选自n
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甲基吡咯烷酮、n，n
‑
二甲基甲酰胺、n，n
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二甲基乙酰胺和二甲基亚砜中的一种或多种。
19.所述的用于红外探测的液晶高分子复合材料的制备方法，其中，所述缚酸剂选自吡啶、2
‑
甲基吡啶、二乙胺和三乙胺中的一种或多种。
20.所述的用于红外探测的液晶高分子复合材料的制备方法，其中，所述小分子胆甾相液晶为向列型液晶与手性剂配制而成的手性向列型液晶。
21.此外，本技术还提供有一种用于红外探测的液晶高分子复合材料，其中，采用前述的用于红外探测的液晶高分子复合材料的制备方法制备而成。
22.有益效果：本发明所制备的用于红外探测的液晶高分子复合材料，其中，小分子胆甾相液晶的分子结构较小，容易自由旋转，可在微弱的电场、磁场和极微弱的外界刺激下改变分子的排列方向，从而对外界刺激反应灵敏，可用于红外探测，而热致向列型液晶高分子相较于小分子胆甾相液晶的热稳定性高，其具有高分子材料的高强度、高模量、易加工等特点，可对小分子胆甾相液晶的位置进行限制，从而降低小分子胆甾相液晶的流动性，提升整个体系对红外探测的灵敏度。
23.说明书附图
24.图1为本发明中用于红外探测的液晶高分子复合材料的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
25.本发明提供一种用于红外探测的液晶高分子复合材料及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
26.需要注意的是，小分子液晶由于分子结构较小，容易自由旋转，可在微弱的电场、磁场和极微弱的热刺激下，改变分子的排列方向或发生无序而激烈的分子运动，由此导致小分子液晶对外接刺激反应灵敏，可被广泛用作信息显示和检测材料，其中，手性液晶因其具有螺旋结构而产生的光热效应及热色效应，可应用于热敏元件、红外探测器及彩色薄膜显示器等，其中，手性液晶材料因其具有螺旋结构，温度变化时易引起手性液晶中螺距发生变化，进而导致特殊的色彩变化，手性液晶材料的色彩随温度变化的灵敏度高，且性能稳定，可通过热色效应来进行红外探测。但是，小分子液晶因其分子结构小，易形成液晶态，导致性能不稳定，工作温度范围窄。
27.高分子液晶相较于小分子液晶热稳定性显著提高，且液晶态温度范围广，应用领域更为广泛，且在外加电场下，高分子液晶的大分子基团会形成一定的阻抗作用，这些阻抗
作用可使高分子液晶的调节精确度更高，误差更小，高分子液晶既具有高分子材料的高强度、高模量、易加工等特点，也具有小分子液晶的特殊光学性质，可广泛应用于图像显示、信息存储、温度传感等领域。
28.本发明中，通过在热致向列型液晶高分子中掺杂小分子胆甾相液晶和纳米二氧化硅，得到用于红外探测的液晶高分子复合材料，其中，小分子胆甾相液晶的分子结构较小，容易自由旋转，可在微弱的电场、磁场和极微弱的外界刺激下改变分子的排列方向，从而对外界刺激反应灵敏，可用于红外探测，而热致向列型液晶高分子相较于小分子胆甾相液晶的热稳定性高，其具有高分子材料的高强度、高模量、易加工等特点，可对小分子胆甾相液晶的位置进行限制，从而降低小分子胆甾相液晶的流动性，提升整个体系对红外探测的灵敏度。
29.进一步地，本发明中，通过在体系中添加有纳米二氧化硅，能够提升所制备的用于红外探测的液晶高分子复合材料的强度。
30.此外，在本发明中，还可通过在热致向列型液晶高分子中添加增溶剂，调节体系内部各成分的分散效果。
31.图1为本发明中用于红外探测的液晶高分子复合材料的制备方法的流程示意图，如图所示，本发明所述的用于红外探测的液晶高分子复合材料的制备方法，包括步骤：
32.s10、提供一种热致向列型液晶高分子；
33.s20、向所述热致向列型液晶高分子中添加小分子胆甾相液晶和纳米二氧化硅，得到用于红外探测的液晶高分子复合材料。
34.本发明中，优选地，热致向列型液晶高分子采用聚对苯二甲酰对苯二胺聚合物，聚对苯二甲酰对苯二胺聚合物具有高透明度，同时具有低介电常数，耐热性和力学性能优秀、加工成型性好。
35.进一步地，聚对苯二甲酰对苯二胺聚合物的制备方法，包括步骤：在带有搅拌装置的反应器中，通入氮气，按照配比，加入芳香族二醚二胺和对苯二胺于极性非质子溶剂中溶解，其后，加入缚酸剂以及对苯二甲酰氯，在冰浴条件下反应3
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6h，反应停止后，经水析、粉碎、过滤、洗涤、干燥后，得到聚对苯二甲酰对苯二胺聚合物。
36.在本发明中，优选地，小分子胆甾相液晶为向列型液晶和手性剂配制而成的手性向列型液晶。
37.进一步地，本发明中，纳米二氧化硅是通过溶胶
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凝胶法，以正硅酸乙酯为硅源，加入乙醇、去离子水，采用盐酸催化的方式制备而成。
38.应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。