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研究生:曹紘瑞
研究生(外文):Hung-Ray Tsao
論文名稱:液晶光電材料之合成及物性研究
論文名稱(外文):Synthesis and Study of The Liquid Crystal Materials and Optoelectronic Materials.
指導教授:廖義田
口試委員:陳志恆吳汝瑜
口試日期:2006-06-30
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:有機高分子研究所
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:142
中文關鍵詞:膽固醇液晶鐵電性液晶光二聚體化反應順-反異構化反應偏光-衰減全反射-傅立葉轉換紅外線光譜儀
外文關鍵詞:Cholesteric liquid crystalsFTIR-ATRcis-trans photoisomerizationphoto-dimerization
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本研究分成兩個部分,第一部分為合成鐵電性液晶及膽固醇液晶,以FTIR (傅立葉轉換紅外線光譜)及 1H-NMR來鑑定化合物的結構,並以POM (偏光顯微鏡)觀察其液晶特有的光學紋路,用DSC來觀察矽氧烷類液晶的液晶相的熱轉移溫度並利用偏光-衰減全反射-傅立葉轉換紅外線光譜儀 (Polarization Modulation-Attenuated Total Reflection – Flourier Transform Infrared)來探討矽氧烷類液晶分子的三度空間排列。
第二部分採用光誘導配向的方式,將偶氮苯與PI(polyimide)結合,再利用偏極化紫外光曝光使其產生順-反異構化反應,再用polarized-ATR-FTIR研究其三度空間之分子排列,做為未來顯示器配向膜的參考。再以Cinnamoyl chloride與PI結合利用偏極化紫外光曝光使其產生光二聚體化,讓分子重新排列形成液晶之配向膜,最後用polarized-ATR-FTIR研究其三度空間之分子排列。
First, a series of liquid crystal polymers with different amounts of cholesterol mesogens and ferroelectric property are synthesized in this research. The structures of the compound synthesized are confirmed by IR and 1H-NMR spectroscopy. The thermal properties are characterized by DSC, POM (Polarized Optical Microscopy). In this research, the 3-D molecular arrangement of molecular were measured by Polarization Modulation-Attenuated Total Reflection-Flourier Transform Infrared spectroscopy (PM-ATR-FTIR).
Second, we discuss two materials which are cinnamoyl chloride and azobenzene. The cinnamoyl chloride can induce the photo-dimerization reaction under linear-polarized UV light. Similarly, azobenzene can induce the cis-trans photoisomerization under UV light. This research try to investigate the two materials which are chemically bonded to polyimide. The arrangement of the two materials are studied by Polarization Modulation-Attenuated Total Reflection-Flourier Transform Infrared spectroscopy (PM-ATR-FTIR).
中文摘要 ...i
英文摘要 ..ii
誌謝 .iii
目次 .iv
表目錄 ...vii
圖目錄 ...x
第一章 緒論 ..1
1.1 研究動機與目的 ..1
1.2 液晶簡介 ..2
1.2.1 依照液晶的生成方式分類 ..2
1.2.2 依照分子的排列方式分類 ..2
1.2.3 依照分子量的不同分類 ..5
1.2.4 依照液晶像轉移方式分類 ..6
1.3 液晶分子的配列種類 ..7
1.4 液晶顯示器之配向膜的簡介……………………………………..9
1.5 配向膜的種類 10
1.6 配向膜的特性 12
第二章 文獻回顧 14
2.1膽固醇液晶 14
2.1.1 膽固醇液晶的光學性質. 14
2.1.2 膽固醇液晶的光電效應. 15
2.2鐵電性液晶 16
2.2.1 鐵電性性質 17
2.2.2 鐵電性液晶歷史 17
2.2.2 鐵電性液晶分子設計 19
2.3聚亞醯胺(PI)合成原理 21
2.4光配向技術原理 21
2.4.1 光配向的反應機制 24
2.4.2 光配向的種類 26
第三章 實驗原理 28
3.1光折射原理 28
3.2內反射光譜法的原理 29
3.3紅外線二色性 30
3.3.1 二色性比之定義 31
3.3.2 完全單軸取向 31
3.3.3 取向函數 32
3.4以偏光-衰減全反射-傅立葉轉換紅外線光譜儀來探討分子三度空
間的排列 34
3.4.1 偏光-衰減全反射-傅立葉轉換紅外線光譜儀 34
3.4.2 衰減全反射 35
3.4.3 液晶光電材料分子三度空間的排列 36
第四章 實驗方法 40
4.1藥品 40
4.1.1 試藥. 40
4.1.2 溶劑. 40
4.2儀器 43
4.3環狀矽氧烷膽固醇液晶合成之流程 45
4.4鐵電性液晶合成之流程 46
4.4.1 合成4-(alloxy) benzoic acid 47
4.4.2 合成(s)-2-methyl-1-butyl-4-hydroxybenzoate 48
4.4.3 合成4-[(s)-2-methyl-1-butoxycarbonyl]phenyl-4-(ally-loxy
) benzoate 48
4.4.4 合成SCLCP(side chain liquid crystal polymer) 49
4.5 PI + Azobenzene之配向膜合成 50
4.6 PI + Cinnamoyl chloride之配向膜合成 52
4.7 Azobenzene取代物之合成 54
4.7.1 Azobenzene取代物ATR之量測 55
第五章 結果與討論 56
5.1鐵電性液晶結構之鑑定 56
5.1.1 4-(allyloxy)benzoic acid單體之鑑定. 56
5.1.2 (s)-2-methyl-1-butyl-4-hydroxybenzoate單體之鑑定. 56
5.1.3 4-[(s)-2-methyl-1-butoxycarbonyl]phenyl-4-(ally-loxy)
benzoate單體之鑑定 57
5.1.4 SCLCP(side chain liquid crystal polymer)液晶單體聚合物
之鑑定 . 57
5.2鐵電性液晶液晶相之鑑定 62
5.2.1 熱微差掃描分析儀(DSC). 62
5.2.2 偏光顯微鏡紋理觀察. 64
5.3 Azobenzene+PI衍生物單體合成之鑑定 66
5.4 PI + Cinnamoyl chloride衍生物單體合成之鑑定 69
5.5 Azobenzene取代物單體合成之鑑定 70
第六章 ATR結果與討論 73
6.1以ATR探討膽固醇液晶分子三度空間排列 73
6.1.1 分子模擬. 73
6.1.1.1 Biphenyl 4-(allyloxy) benzoate(BAB)之分子模擬…73
6.1.1.2 Cholesteryl 4-(alloxy) benzoate(CAB)之分子模擬
..………………………………………………….....74
6.1.1.3環狀矽氧烷之分子模擬………………………….....74
6.1.2環狀矽氧烷膽固醇液晶高分子三度空間排列之探討. 75
6.1.2.1不同比例環狀矽氧烷膽固醇液晶穿透深度之探
討………………………………………………….....75
6.1.2.2 27%BAB/73%CAB環狀矽氧烷膽固醇液晶摩擦配
向三度空間排列之探討………………………….....76
6.1.2.3 50%BAB/50%CAB環狀矽氧烷膽固醇液晶摩擦配
向三度空間排列之探討………………………….....80
6.1.2.4 73%BAB/27%CAB環狀矽氧烷膽固醇液晶摩擦配
向三度空間排列之探討………………………….....84
6.2以ATR探討鐵電性液晶分子三度空間排列 88
6.2.1 分子模擬 88
6.2.1.1鐵電性液晶摩擦配向三度空間排列之探討 89
6.3以ATR探討PI + Cinnamoyl chloride分子三度空間排列 93
6.3.1 分子模擬 93
6.3.1.1 PI + Cinnamoyl chloride配向膜在三度空間排列之探
討…………………………...………………………..95
6.4以ATR探討PI+Azobenzene取代物三度空間排列 ..100
6.4.1 分子模擬 ..100
6.4.1.1 PI+Azobenzene配向膜在三度空間排列之探討 ..102
6.5以ATR探討Azobenzene取代物三度空間排列 109
6.5.1 分子模擬 109
6.5.1.1 Azobenzene取代物在三度空間排列之探討 110
第七章 光記憶高分子之合成 ..131
7.1形狀記憶材料 ..131
7.2光記憶高分子之合成 ..133
7.2.1 光記憶高分子之合成步驟 ..134
7.3光記憶高分子之FT-IR鑑定 ..135
第八章 結論 ..138
參考文獻 ..139
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