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热致可逆变色胆甾液晶聚合物的制备和光学性能研究
摘要
本文研究了一种热致可逆变色胆甾液晶聚合物的制备方法以及其光学性能。制备过程中，我们采用了低分子量液晶和胆甾酯类化合物合成了有机多聚物，通过光纤拉伸技术制备成了光学薄膜。我们通过红外光谱、X射线衍射、热重分析等手段对聚合物的结构和性质进行了表征，并研究了其在不同温度下的光学性能。
实验结果表明，我们成功地制备出了一种具有热致可逆变色性质的胆甾液晶聚合物。该聚合物在700~750nm波长范围内呈现出明显的吸收峰，同时在热致反转温度（Tc）变化时，吸收峰的位置也相应地发生了变化。该聚合物在Tc以下时表现出光学旋转的现象，这表明其具有液晶相的特性。研究结果表明，该聚合物在温度变化下，可以实现胆甾液晶的可逆变色和光学旋转。
介绍
液晶聚合物是一种具有优良的光学和电学性质的材料，具有广泛的应用前景。近年来，研究人员不断地对液晶聚合物进行探索，发展出了新型的液晶聚合物材料和制备方法。其中，热致可逆变色液晶聚合物是一种具有特殊性质的聚合物，其在温度变化下可以实现颜色的可逆变换，这使得其在可变颜色显示、光学器件、光控开关等领域具有广泛的应用前景。
胆甾液晶聚合物是一种特殊的液晶聚合物，具有胆甾骨架的分子结构，其分子结构中的胆甾环具有很强的分子极性，使得其表现出了较好的液晶相性质。在研究过程中，我们采用了低分子量液晶和胆甾酯类化合物，制备了一种新型的胆甾液晶聚合物。
方法
实验材料：具有光学活性的液晶原料A（98％）、文献报道的胆甾酯（98％）、聚羧酸第一丙烯酸酯（PMA）、过氧化二异丙苯（BPO，90％）以及二氯甲烷、十二烷基苯普鲁沙派（OPP）等。
制备步骤如下：
1.在100mL圆底烧瓶中装入1.2g低分子量液晶和1.0g胆甾酯，加入20mL二氯甲烷并搅拌均匀；
2.将0.2g的过氧化二异丙苯（BPO）和0.2g的聚羧酸第一丙烯酸酯（PMA）加入到瓶中并继续搅拌均匀；
3.将烧瓶置于回流器中，用120℃的水浴进行反应12h；
4.将反应溶液转移到50mL离心管中，加入10mL乙酸乙酯并进行离心，取得沉淀物；
5.对沉淀物进行洗涤和干燥，得到细颗粒的聚合物粉末；
6.用光纤拉伸技术制备出该聚合物的光学薄膜。
结果与讨论
采用红外光谱仪对聚合物进行分析，观察到了聚合物中的苯环拉伸振动、脂基拉伸振动以及胆甾环极性基团（O-H）的拉伸振动等特征峰，这表明胆甾酯成功地与低分子量液晶聚合物发生了反应。
使用X射线衍射仪测试，观察到聚合物的无定形结构，表明聚合物不具有严格的有序结构。
使用热重分析对聚合物进行热稳定性测试，在200℃时，聚合物的质量损失仅为10％以下，表明其热稳定性较高。
对聚合物进行可见光吸收光谱测试，可以观察到其在700~750nm波长范围内呈现出明显的吸收峰。同时，在热致反转温度（Tc）变化时，吸收峰的位置也相应地发生了移动，呈现出温度可逆的吸收峰的现象。
在Tc以下，聚合物表现出光学旋转的现象，这表明其在该温度下具有液晶相性质。通过观察聚合物的显微镜图像，我们发现其在Tc以下时呈现出蓝相液晶的特征。这表明我们成功地制备出了一种具有热致可逆变色和液晶相性质的胆甾液晶聚合物。
结论
本研究成功地合成了一种具有热致可逆变色和液晶相性质的胆甾液晶聚合物，并通过对其红外光谱、X射线衍射、热重分析和可见光吸收光谱等方面的研究，证实了聚合物的结构和性质。研究结果表明，该聚合物在温度变化下可以实现胆甾液晶的可逆变色和光学旋转，为液晶聚合物在可变颜色显示、光学器件、光控开关等领域的应用提供了新的思路。