三醋酸纤维素及其光学薄膜的构效关系
批准号:
22075189
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
张勇
依托单位:
学科分类:
生态环境材料化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张勇
中文摘要
三醋酸纤维素膜平滑性极高、光学特性优良,尺寸稳定性好,是不可替代的显示器偏振片保护膜材料。偏振片保护膜材料除要求具有一定的物理机械性能和严格的光学特性,如低雾度值和高透光率外,还特别要求光学的各向同性,即尽可能小的双折射。膜的本征双折射受酯基种类、数量、取代点位和构象的影响,它们之间的关系还需进一步明确。因此,研究纤维素酯分子结构与光学性质的构效关系,设计加工高性能光学薄膜具有重要的理论意义和实用价值。. 纤维素的区域选择性反应是一项有挑战的工作,需要借助新的反应介质和合成手段,通过分子设计,控制合成,才能达到预期效果的目标产物。本项目拟利用离子液体中的均相反应,借助实验分析、分子建模和理论计算,探索纤维素选择性酯化和水解的机理,弄清楚三醋酸纤维素及其光学薄膜的构效关系,构建零双折射分子理论。通过设计控制酯化点位和单体组成,突破光学纤维素酯本征双折射不易控制这一技术瓶颈。
英文摘要
Cellulose triacetate film has high smoothness, excellent optical properties and good dimensional stability. It is an irreplaceable polarizing film material for display. In addition to certain physical and mechanical properties and strict optical properties, such as low haze value and high transmittance, polarizer protective film materials also require special optical isotropy, that is, the smallest possible birefringence. The intrinsic birefringence of the membrane is affected by the type, number, substitution and conformation of ester groups. Therefore, it is of great theoretical and practical significance to study the structure-activity relationship between molecular structure and optical properties of cellulose ester and to design and process high-performance optical films.. The region-selective reaction of cellulose is a challenging work, which requires the help of new reaction media and synthesis methods, through molecular design, control synthesis, to achieve the desired effect of the target product. This project intends to explore the mechanism of selective esterification and hydrolysis of cellulose, clarify the structure-activity relationship between cellulose triacetate and its optical films, and construct the molecular theory of zero birefringence by using the homogeneous reaction in ionic liquid, by means of experimental analysis, molecular modeling and theoretical calculation. Through the design and control of the esterification point and monomer composition, the technical bottleneck that the intrinsic birefringence of optical cellulose ester is not easy to control is broken through.
三醋酸纤维素(TAC)因其优异的光学性能、化学稳定性和机械强度,被广泛应用于高端光学薄膜,如液晶显示(LCD)偏振片保护膜和有机发光二极管(OLED)。然而,现有TAC薄膜制备过程中,因纤维素酯化反应的不均匀性,导致产品双折射偏高或稳定性不足,限制了其高端光学应用。为解决这一问题,本项目围绕TAC分子结构与光学双折射(Δn)的构效关系展开系统研究,旨在开发低双折射TAC薄膜,解决其光学双折射不易控制的技术瓶颈。.本研究采用均相选择性酯化策略,通过优化反应介质和合成工艺,制备了取代受控的TAC,并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振(NMR)和密度泛函理论(DFT)计算等手段,系统解析了分子构象、取代度、取代位点与光学双折射之间的构效关系。研究发现,C6位乙酰基构象对双折射具有显著影响,其“tg”构象贡献最大,而“gg”构象呈现负双折射效应。进一步结合13C NMR分析,确定了商品TAC单体组成,并计算其理论Δn值,结果与实测值高度吻合,验证了基于分子结构预测双折射的可行性。.此外,本研究采用溶胶-凝胶工艺,通过溶剂交换方法实现纤维素纳米晶(CNC)均匀掺杂TAC,以提高薄膜的光学和机械性能。结果表明,CNC掺杂可有效降低TAC薄膜的雾度(0.21%-0.38%)并保持高透光率(>92%),同时改善薄膜的力学性能,其拉伸强度和杨氏模量分别提高33.0%和30.1%。该研究成果为TAC薄膜在高端光学显示领域的应用提供了重要理论依据和技术支持。.本项目研究成果已在国际国内学术期刊发表论文6篇,并申请2项国家发明专利,其中1项已授权。研究工作不仅加深了对纤维素酯结构-性质关系的理解,也为低双折射TAC光学薄膜的工业化生产提供了理论和技术支撑。未来,基于本研究建立的纤维素酯分子设计方法和薄膜优化策略,有望进一步推动TAC薄膜在高性能光学材料领域的应用与发展。
IgA肾病无创诊断O-糖蛋白质的筛选及其糖基化修饰与功能的研究
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批准号:31901038
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:26.0万元
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批准年份:2019
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负责人:张勇
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依托单位:
国内基金
海外基金