感光性丙烯酸酯共聚之合成与特性探讨.docVIP

感光性丙烯酸酯共聚物之合成與特性探討 南台科技大學 化學工程與材料工程系 指導老師：謝慶東 博士 組員：鄭宇洹、林文政、盧冠杉 中文摘要 本研究探討以聚丙烯酸酯共聚物poly(HEMA-co-MMA)及桂皮酸醯氯合成含桂皮酸酯基側鏈聚甲基丙烯酸酯共聚物，並探討其光誘導配向性質，利用FT-IR、與NMR確認結構，合成之聚合物溶液使用旋轉塗佈法製備配向膜，以照射LPUV光方式探討光反應，目前結果顯示隨著照射時間的增加會使感光性的雙鍵產生〔2+2〕環加成及E-Z異構化反應，含桂皮酸酯基側鏈聚甲基丙烯酸酯共聚物薄膜之FT-IR光譜在1650cm-1 C=C双鏈的消失亦可以確認CI基的光反應變化，共聚物之UV-vis圖譜顯示，照射UV光後因〔2+2〕光二量化使π-π*的特徵吸收峰產生紅位移，其吸收度也漸漸減小，藉此可知[2+2]環加成反應在30分鐘後達到穩定狀態，最後再以POM圖觀察顯示所合成之E-Z異構化共聚物平面配向效果。 關鍵字：桂皮酸脂、光誘導、〔2+2〕二量化、E-Z異構化 簡　介 一、液晶 液晶為一種介於固體與液體中間的高分子材料，兼具液體的流動性以及固體的排列整齊性，由德國物理學家奧圖·李曼（Otto Lehmann）在1877年發現的，並在1888年由奧地利植物學家菲德烈·萊尼澤（Friedrich Reinitzer）觀察到在加熱安息香酸膽固醇脂（cholesteryl benzoate）時發現在145℃會融解，呈現混濁的糊狀液體，而在179℃時成均向性液體，兩人在深入研究後證實為一種具結晶性的液體，便將此命名為「Liquid Crystal」，即「液態晶體」之意。[1] 液晶可因形成原因分為為液向性液晶(lyotropic liquid crystal)和熱向性液晶(thermotropic liquid crystal)。前者是將化合物溶入適當的溶劑，因為濃度條件而形成液晶狀態。熱向性液晶是溫度效應的影響而產生不同的液晶向。液晶依其分子結構排列狀態可區分為以下三種：1.向列型液晶(Nematic Liquid Crystal):通常為長型棒狀分子，無論在流動或靜止狀態，分子永遠維持著互相平行和同向的 基本排列關係。2. 層列型液晶(Smectic Liquid Crystal): 分子之間互相平行朝向同一方向，且還具有層與層之間的規則性，此類分子的流動自由度受到了更多限制，其黏度也遠比向列型液晶和膽固醇型液晶為高。3. 膽固醇液晶(Cholesteric Liquid Crystal):和向列型液晶有點相似，分子的分子軸與鄰近分子的分子軸之間，除了互相平行之外，每一層之間各分子的分子軸還逐漸繞著垂直於分子軸的方向旋轉，形成一種旋光性（chirality）的結構，所以也被稱為旋光向列型液晶（chiral nematic liquid crystal）。[2] 二、配向分類及配向方法 由於液晶分子具有異方向性之物理性質，如誘電率 (dielectric permittivity)、彈性係數 (elastic constants) 及折射率均視分子平均方向 (director)，因此在液晶顯示器內的液晶分子必須依靠配向膜來控制液晶分子排列於特定方向，如此才能以明暗對比的方式來達到顯示的目的。配向膜對液晶分子的排列方式主要有以下三種:1. 平行配向 (homogeneous or parallel alignment):使液晶分子長軸方向平行於基板方向。2. 垂直配向 (homeotropic or vertical alignment):使液晶分子長軸方向垂直於基板方向。3. 傾斜配向 (tilted alignment):使液晶分子長軸方向對基板以一定的角度傾斜定向的表面處理。[3] 配向膜是對玻璃基板進行表面處理來獲得各種不同特性的表面，液晶分子如何排列完全取決於與配向膜表面之間的界面作用，而就配向方法可分為兩大類: 接觸式配向與非接觸式配向。接觸式配向最典型的就是PI摩擦配向，此為利用滾輪在塗佈了高分子薄膜的基材表面摩擦，使表面的高分子主鏈沿某一方向排列，利用表面產生的不對稱凡得瓦爾力誘導液晶分子排列。[4.5.6.7] 非接觸式配向常見的方法如下:1.電漿束配向方法: 由於電漿束中的粒子所帶能量與曝照時間的不同，電漿束對於配向膜的配向也會如光配向一樣有三種機制：電漿束接枝效應、電漿束交聯反應、電漿束蝕刻反應。2. 光配向法(Photo-alignment): 異向性（anisotropic）的紫外光源照射在高分子薄膜上，使薄膜表面高分子結構發生不均向性的光聚合、異構化或裂解反應，使薄膜表面的結構產生特殊的方向性，並且進一步誘導液晶分子順向排列。3. 離子束配向法(DLC/Ion Be