【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及有cof材料及液晶材料領域，具體涉及一種基于共價有機骨架光熱劑液晶聚合物薄膜及其制備方法和應用。
技術介紹
1、共價有機骨架(cof)由于其高孔隙率、高比表面積、高穩定性、化學結構可控，在過去十年中一直處于納米材料研究的前沿。它們是一類發展迅猛的納米材料，主要應用于電池、超級電容器、催化、污水處理、傳感器、藥物輸送以及氣體分離等領域中。然而cof由于其不溶不熔、可加工性較差而阻礙了其進一步發展。因此將cof與液晶基體混合是解決這些問題的一個很好的解決方案，而液晶聚合物可加工性好、可加工性好，可以在基于兩種不同組分的混合物中保留cof和液晶聚合物獨特的特性。cof作為光熱劑有以下優點：光穩定性好、光吸收范圍可調、可功能化定向設計實現多種功能。cof可以通過結構設計具有共軛結構，可以顯著提高光熱吸收和光穩定性，使其在近紅外外光照射具有較高的光熱轉換能力。
2、光熱響應液晶聚合物通常需要在液晶聚合物基體上加入光熱劑，而常見的光熱劑包括小分子染料、石墨烯、碳納米管、金屬粒子、共軛聚合物等，其中傳統的光熱染料通常會出現光漂白的現象會降低光熱轉換效率；金屬粒子與液晶聚合物基體的相容性比較差；石墨烯、碳納米管在液晶聚合物的分散性不好且不容易進行進一步功能化。而cof因為結構靈活，可以依據使用需求對有機骨架進行定向設計，因此可以依據光熱劑的需求對共價有機骨架進行設計。本專利技術制備方法簡單，材料易得，反應溫和，便于工業化規模生產。
技術實現思路
1、基于此，本專利技術提供
2、為實現上述目的，一方面，本專利技術提供了一種基于共價有機骨架光熱劑液晶聚合物薄膜，其包括以下步驟：
3、s1、以四(4-氨基苯基)卟啉和醛基單體為原料，制備得到cof粉末，所述醛基單體選自式(1)-(3)中的至少一種：
4、
5、式(1)中a的取值為6-18的整數；
6、s2、將cof粉末和苯胺加到四氫呋喃中，置于超聲破碎儀中超聲破碎，洗滌，干燥，得到cof納米顆粒；
7、s3、將8-12mg?cof納米顆粒與150mg液晶混合物混勻后在60-100℃下加熱，得到混合均勻的前驅液，其中液晶混合物由以下原料組成：
8、4-甲氧基苯基4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯甲酸甲酯45-50wt％；
9、4-氰基苯基4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯甲酸甲酯15-20wt％；
10、1,4-雙-[4-(6-丙烯酰氧基己氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯30-35wt％；
11、引發劑安息香二乙醚0.5-1wt％；
12、s4、將前驅液灌入雜化取向的液晶盒內，在紫外光下聚合，得到雜化取向的cof-液晶聚合物膜。
13、作為本專利技術的進一步優選技術方案，步驟s1具體按以下方法制備cof粉末：
14、在反應容器中按摩爾比為1：2加入四(4-氨基苯基)卟啉和醛基單體，并加入反應溶劑和催化劑，超聲混勻，再將反應容器在77k下經歷冷凍-泵-解凍下脫氣循環多次，然后真空下將反應容器密封，待其升至室溫后在100-120℃油浴鍋中，反應結束后，經洗滌，真空干燥，最終得到深棕色的cof粉末；其中，反應溶劑為乙醇0.5ml-1ml和鄰二氯苯0.5ml-1ml，催化劑為6m的醋酸水溶液0.05ml-0.2ml。
15、作為本專利技術的進一步優選技術方案，步驟s3中，cof納米顆粒與液晶混合物在渦旋儀震蕩混勻。
16、作為本專利技術的進一步優選技術方案，步驟s3中，cof納米顆粒與液晶混合物混勻后，在在70-90℃下加熱并保溫12-24小時，進一步優選加熱溫度為80℃。
17、作為本專利技術的進一步優選技術方案，步驟s3中，按12mg?cof納米顆粒與150mg液晶混合物混勻，其中液晶混合物由以下原料組成：
18、4-甲氧基苯基4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯甲酸甲酯49.8wt％；
19、4-氰基苯基4-((6-(丙烯酰氧基)己基)氧基)苯甲酸甲酯16.6wt％；
20、1,4-雙-[4-(6-丙烯酰氧基己氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯33.1wt％；
21、引發劑安息香二乙醚0.5wt％。
22、作為本專利技術的進一步優選技術方案，步驟s4中，采用內腔寬度為50-100微米的雜化取向的液晶盒，進一步優選內腔寬度為80微米。
23、作為本專利技術的進一步優選技術方案，步驟s4中，將前驅液灌入液晶盒后，在45℃下保溫5-15分鐘，并在5mw/cm2的365nm紫外光下聚合20-30秒。
24、根據本專利技術的另一方面，本專利技術還提供了一種液晶聚合物薄膜，其采用上述的方法制備得到。
25、根據本專利技術的另一方面，本專利技術還提供了一種液晶聚合物薄膜作為致動器的應用，所述致動器包括至少一片所述液晶聚合物薄膜，當所述液晶聚合物薄膜在受刺激時發生相變，其垂直取向面發生膨脹，平行取向面發生收縮，使得致動器發生可逆彎曲或扭轉變形；所述刺激為采用近紅外光照刺激，或者采用二氯甲烷、甲苯、四氫呋喃、丙酮中的至少一種的溶劑蒸汽刺激。該致動器可應用在機械執行器中或多自由度運動的制動器中。
26、與現有技術相比，本專利技術可以達到如下有益效果：
27、本專利技術通過在液晶基體中加入cof納米顆粒作為光熱劑，與傳統光熱劑相比具備熱穩定性好、光穩定性好等優點；另外，相比對比金屬粒光熱劑的分散性更好，且不需要通過表面處理去提升分散性；相比cnt、go光熱劑，cof通常可以通過定向設計達到實驗需要，不需要再次進行接枝丙烯酸酯等。cof-液晶聚合物薄膜能夠在易揮發溶劑蒸汽或近紅外光照條件下致動液晶聚合物基體發生可逆卷曲、彎曲運動，從而在機械執行機器人、近紅外光傳感器、溶劑蒸汽傳感器等領域有較好的應用前景。
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1.一種基于共價有機骨架光熱劑液晶聚合物薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于共價有機骨架光熱劑液晶聚合物薄膜的制備方法，其特征在于，步驟S1具體按以下方法制備COF粉末：
3.根據權利要求1所述的基于共價有機骨架光熱劑液晶聚合物薄膜的制備方法，其特征在于，步驟S3中，COF納米顆粒與液晶混合物在渦旋儀震蕩混勻。
4.根據權利要求1所述的基于共價有機骨架光熱劑液晶聚合物薄膜的制備方法，其特征在于，步驟S3中，COF納米顆粒與液晶混合物混勻后，在70-90℃下加熱并保溫12-24小時。
5.根據權利要求1所述的基于共價有機骨架光熱劑液晶聚合物薄膜的制備方法，其特征在于，步驟S3中，按12mg?COF納米顆粒與150mg液晶混合物混勻，其中液晶混合物由以下原料組成：
6.根據權利要求1所述的基于共價有機骨架光熱劑液晶聚合物薄膜的制備方法，其特征在于，步驟S4中，采用內腔寬度為50-100微米的雜化取向的液晶盒。
7.根據權利要求1所述的基于共價有機骨架光熱劑液晶聚合物薄膜的制備方
8.一種液晶聚合物薄膜，其特征在于，采用權利要求1-7任一項所述的方法制備得到。
9.一種權利要求8所述的液晶聚合物薄膜作為致動器的應用，其特征在于，所述致動器包括至少一片所述液晶聚合物薄膜，當所述液晶聚合物薄膜在受刺激時發生相變，其垂直取向面發生膨脹，平行取向面發生收縮，使得致動器發生可逆彎曲或扭轉變形；
...【技術特征摘要】
1.一種基于共價有機骨架光熱劑液晶聚合物薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于共價有機骨架光熱劑液晶聚合物薄膜的制備方法，其特征在于，步驟s1具體按以下方法制備cof粉末：
3.根據權利要求1所述的基于共價有機骨架光熱劑液晶聚合物薄膜的制備方法，其特征在于，步驟s3中，cof納米顆粒與液晶混合物在渦旋儀震蕩混勻。
4.根據權利要求1所述的基于共價有機骨架光熱劑液晶聚合物薄膜的制備方法，其特征在于，步驟s3中，cof納米顆粒與液晶混合物混勻后，在70-90℃下加熱并保溫12-24小時。
5.根據權利要求1所述的基于共價有機骨架光熱劑液晶聚合物薄膜的制備方法，其特征在于，步驟s3中，按12mg?cof納米顆粒與150mg液晶混合物混勻，其中液晶混...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王茜，劉茹，楊槐，蘭若塵，李澤睿，
申請(專利權)人：北京科技大學，
類型：發明
國別省市：
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