液晶弹性体组合物及其制备方法

本发明属于液晶材料，具体而言，涉及一种液晶弹性体组合物及其制备方法。

背景技术：

1、液晶弹性体材料(liquid crystal elastomer，lce)是一种特殊的材料，它结合了液晶的有序性和弹性体的形变特性。液晶弹性体材料的分子结构呈现出类似于液晶的有序排列，但是其分子链也具有弹性形变的能力。因此，液晶弹性体具有许多独特的物理和化学特性，例如可控形变、可逆形变、光致形变、光学非线性性、自组装等。液晶弹性体材料在柔性电子、光学和医学等领域有着广泛的应用前景。

2、对于液晶弹性体材料而言，驱动稳定性和再加工性存在着固有矛盾。液晶弹性体中的共价适应性网络通过动态共价键的可逆反应，可以实现共价交联网络拓扑结构重排，进而能够赋予共价交联的液晶弹性体的再加工性。越是良好的再加工性就需求越高效的动态共价键交换速率，但同时会影响液晶弹性体的驱动稳定性。驱动稳定性追求在任何温度下都尽可能地减小甚至终止动态共价键的交换，两者之间的矛盾使得液晶弹性体很难兼具驱动稳定性和再加工性。然而在实际的应用中，需要液晶弹性体在工作中具有极高的驱动稳定性，而在再加工或重塑形时需要具有较好的再加工性能。

3、因此，设计一种兼具驱动稳定性和再加工性的液晶弹性体对实际应用具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种液晶弹性体组合物及其制备方法，本申请提供的液晶弹性体组合物兼具较好的驱动稳定性和再加工性能。

2、在本发明的第一个方面，本发明提出了一种液晶弹性体组合物，根据本发明的实施例，所述液晶弹性体组合物包括液晶弹性体和潜伏性催化剂，所述潜伏性催化剂包括1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯盐类催化剂和胍类催化剂中的至少一种。

3、根据本发明上述实施例的液晶弹性体组合物，其包括液晶弹性体和潜伏性催化剂，其中，在外界因素刺激的条件下可以调控潜伏性催化剂的状态，例如，在不受外界因素(光照或加热)刺激时，潜伏性催化剂处于休眠的状态，不具有催化活性，进而不会催化液晶弹性体中的动态共价键(酯键)发生交换，能够实现液晶弹性体的驱动稳定性。而当液晶弹性体组合物受到外界刺激(光照或加热)时，潜伏性催化剂的催化活性能够被激活，可以活化液晶弹性体中的含有动态共价键的聚合物网络，进而能够催化聚合物网络中的动态共价键(酯键)的断裂和重组，可以调整聚合物网络的拓扑结构，实现了液晶弹性体的再加工性能。其次，选用上述的潜伏性催化剂，一方面具有潜伏性，在未激活的状态下不会引发化学反应，可以在液晶弹性体的加工过程中保持稳定，进而能够保证液晶弹性体的驱动稳定性。另一方面在被激活的状态下，具有较高的催化活性，能够有效地促进液晶弹性体中的化学反应，有利于调整聚合物网络的拓扑结构，从而能够实现液晶弹性体的再加工性能。由此，本申请提供的液晶弹性体组合物兼具较好的驱动稳定性和再加工性能。

4、另外，根据本发明上述实施例的液晶弹性体组合物还可以具有如下附加技术特征：

5、在本发明的一些实施例中，基于所述液晶弹性体的总质量，所述潜伏性催化剂的质量占比为0.1wt％-5wt％。由此，有利于促进液晶弹性体组合物兼具较好的驱动稳定性和再加工性能。

6、在本发明的一些实施例中，所述液晶弹性体包括含酯键的液晶弹性体。由此，有利于促进液晶弹性体组合物兼具较好的驱动稳定性和再加工性能。

7、在本发明的一些实施例中，所述1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯盐类催化剂包括(c7h14n3)(c3h2no2)。由此，有利于促进液晶弹性体组合物兼具较好的驱动稳定性和再加工性能。

8、在本发明的一些实施例中，所述胍类催化剂包括(c5h14n3)(c3h2no2)。由此，有利于促进液晶弹性体组合物兼具较好的驱动稳定性和再加工性能。

9、在本发明的第二个方面，本发明提出了一种制备上述液晶弹性体组合物的方法，该方法包括将液晶弹性体和潜伏性催化剂进行混合，使得所述潜伏性催化剂均匀分散在所述液晶弹性体中，固化，得到液晶弹性体组合物。由此，能够得到兼具驱动稳定性和再加工性能的液晶弹性体组合物。

10、在本发明的一些实施例中，所述方法还包括将液晶单体、扩链剂、交联剂、潜伏性催化剂、胺类催化剂和溶剂混合反应，固化，得到液晶弹性体组合物。由此，能够得到兼具驱动稳定性和再加工性能的液晶弹性体组合物。

11、在本发明的一些实施例中，所述液晶单体包括1,4-双-[4-(6-丙烯酰氧基己氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯和4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯基4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯甲酸酯中的至少一种。由此，能够提高液晶弹性体的力学性能和热稳定性。

12、在本发明的一些实施例中，所述液晶单体包括1,4-双-[4-(6-丙烯酰氧基己氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯和4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯基4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯甲酸酯。由此，能够制备得到具有液晶性质的弹性体。

13、在本发明的一些实施例中，所述1,4-双-[4-(6-丙烯酰氧基己氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯与所述4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯基4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯甲酸酯的摩尔比为(0.3-0.8:(0.4-0.9)。由此，有利于液晶相的形成和提高液晶弹性体的稳定性。

14、在本发明的一些实施例中，所述扩链剂包括2,2’-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇、1,3-丙二硫醇、1,4-丁二硫醇、1,5-戊二硫醇和1,6-己二硫醇中的至少一种。由此，能够增加液晶弹性体聚合物链的长度。

15、在本发明的一些实施例中，所述交联剂包括季戊四醇四-3-巯基丙酸酯和三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸)酯中的至少一种。由此，能够增加液晶弹性体的三维网络结构，提高其力学性能和稳定性。

16、在本发明的一些实施例中，所述胺类催化剂包括正己胺、三乙胺和二丙胺中的至少一种。由此，能够缩短液晶弹性体的制备时间，提高生产效率。

17、在本发明的一些实施例中，所述溶剂包括二氯甲烷、四氢呋喃和三氯甲烷中的至少一种。由此，有利于确保各原料组分在制备过程中均匀混合，从而制备出性能稳定的液晶弹性体。

18、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种液晶弹性体组合物，其特征在于，包括液晶弹性体和潜伏性催化剂，所述潜伏性催化剂包括1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯盐类催化剂和胍类催化剂中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的液晶弹性体组合物，其特征在于，基于所述液晶弹性体的总质量，所述潜伏性催化剂的质量占比为0.1wt％-5wt％。

3.根据权利要求1或2所述的液晶弹性体组合物，其特征在于，所述液晶弹性体包括含酯键的液晶弹性体；和/或，

4.一种制备权利要求1-3中任一项所述的液晶弹性体组合物的方法，其特征在于，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述液晶单体包括1,4-双-[4-(6-丙烯酰氧基己氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯和4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯基4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯甲酸酯中的至少一种。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述液晶单体包括1,4-双-[4-(6-丙烯酰氧基己氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯和4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯基4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯甲酸酯。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述1,4-双-[4-(6-丙烯酰氧基己氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯与所述4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯基4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯甲酸酯的摩尔比为(0.3-0.8):(0.4-0.9)。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述扩链剂包括2,2’-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇、1,3-丙二硫醇、1,4-丁二硫醇、1,5-戊二硫醇和1,6-己二硫醇中的至少一种；和/或，

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述胺类催化剂包括正己胺、三乙胺和二丙胺中的至少一种；和/或，

技术总结本发明公开了一种液晶弹性体组合物及其制备方法，所述液晶弹性体组合物包括液晶弹性体和潜伏性催化剂，所述潜伏性催化剂包括1,5,7‑三叠氮双环(4.4.0)癸‑5‑烯盐类催化剂和胍类催化剂中的至少一种。本申请提供的液晶弹性体组合物兼具较好的驱动稳定性和再加工性能。技术研发人员：吉岩,梁欢,徐宏图受保护的技术使用者：清华大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5