功能高分子05第8章液晶高分子材料PPT推荐.ppt

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由于没有突出的实用背景，液晶的研究出现低潮。

液晶的应用于液晶的应用于19601960年左右才开始。

年左右才开始。

在日常生活中，液晶材料正通过各种应用及其优在日常生活中，液晶材料正通过各种应用及其优异性能被愈来愈多的人所认识，如彩色液晶显示器、异性能被愈来愈多的人所认识，如彩色液晶显示器、各种传感器等，这些主要是小分子液晶材料。

各种传感器等，这些主要是小分子液晶材料。

19371937年首次发现天然液晶高分子。

年首次发现天然液晶高分子。

19561956年，年，FloryFlory从理论上预见了液晶高分子的存在，从理论上预见了液晶高分子的存在，将液晶概念引入聚合物，对刚棒状液晶高分子作出将液晶概念引入聚合物，对刚棒状液晶高分子作出理论解释。

使液晶高分子的研究得以迅速发展。

理论解释。

19661966年，年，DupontDupont公司首次使用高分子溶液制备出了公司首次使用高分子溶液制备出了高强高模的商品纤维高强高模的商品纤维FibreFibreBB，使高分子液晶研究使高分子液晶研究走出了实验室。

走出了实验室。

该种纤维的化学结构是聚对氨基苯甲酸，它很快该种纤维的化学结构是聚对氨基苯甲酸，它很快又被结构为聚对苯二酰对苯二胺的新的产品又被结构为聚对苯二酰对苯二胺的新的产品KevlarKevlar所替代。

所替代。

KevlarKevlar纤维是美国杜邦公司纤维是美国杜邦公司19721972年工业化的液晶聚年工业化的液晶聚合物产品，是合物产品，是高强高模高强高模材料材料“梦幻纤维梦幻纤维”“魔力纤维魔力纤维”。

KevlarKevlar纤维的开发，激发了人们进一步研究刚性链纤维的开发，激发了人们进一步研究刚性链高分子液晶的兴趣。

高分子液晶的兴趣。

19841984至至19861986年美国和日本的一些公司先后推出了年美国和日本的一些公司先后推出了聚聚酯类酯类液晶高分子纤维产品。

液晶高分子纤维产品。

“超级工程塑料超级工程塑料”据统计，在全部的有机物中，能形成液晶态的分据统计，在全部的有机物中，能形成液晶态的分子大约占子大约占55。

一般来说，可以形成液晶态的分子要。

一般来说，可以形成液晶态的分子要满足以下三个条件。

满足以下三个条件。

分子具有不对称的几何形状。

如细长棒状、平板状或盘状。

分子要有一定的刚性。

如含有多重键、苯环等刚性基团。

分子之间要有适当大小的作用力以维持分子的有分子之间要有适当大小的作用力以维持分子的有序排列。

序排列。

要求液晶分子含有极性或易于极化的基团。

液晶高分子液晶高分子是在一定条件下能以液晶相态存在是在一定条件下能以液晶相态存在的高分子。

的高分子。

形成液晶相结构的棒状小分子作为高分子结构形成液晶相结构的棒状小分子作为高分子结构单元的一部分，同其它分子链段共同组成高分子链，单元的一部分，同其它分子链段共同组成高分子链，那这种高分子就有可能呈现液晶状态。

那这种高分子就有可能呈现液晶状态。

在高分子液晶中把这种具有一定长径比的结构在高分子液晶中把这种具有一定长径比的结构单元称为单元称为“液晶基元液晶基元”（介晶基元）。

（介晶基元）。

液晶基元可以位于在高分子链的不同位置。

根据液晶基元在高分子中的位置，可以将液晶高分根据液晶基元在高分子中的位置，可以将液晶高分子分为两类：

子分为两类：

主链型液晶高分子主链型液晶高分子液晶基元位于聚合物主链上。

液晶基元位于聚合物主链上。

如聚芳香酰胺类、聚酯类等。

侧链型液晶高分子侧链型液晶高分子主链为柔性分子链，侧链带主链为柔性分子链，侧链带有液晶基元的高分子。

有液晶基元的高分子。

与主链型不同之处在于，其性质在较大程度上取与主链型不同之处在于，其性质在较大程度上取决于介晶基元，受主链性质的影响较小，可以说所有决于介晶基元，受主链性质的影响较小，可以说所有具有小分子液晶行为的介晶基元均可通过适当的途径具有小分子液晶行为的介晶基元均可通过适当的途径接到聚合物主链上，从而形成侧链型高分子液晶。

接到聚合物主链上，从而形成侧链型高分子液晶。

（b）（a）根据液晶的生成条件，也可把它分为两类：

根据液晶的生成条件，也可把它分为两类：

溶致液晶溶致液晶把物质溶解在溶剂中所形成的液晶。

把物质溶解在溶剂中所形成的液晶。

热致液晶热致液晶加热到其熔点或玻璃化温度以上形成加热到其熔点或玻璃化温度以上形成的液晶的液晶根据液晶分子在空间排列的有序性液晶可分为：

根据液晶分子在空间排列的有序性液晶可分为：

近晶型近晶型、向列型向列型、胆甾型胆甾型、碟状碟状。

碟状液晶态直到碟状液晶态直到19771977年才被年才被ChandrasekharChandrasekhar等人发等人发现，构成它们的基元多为扁平碟子状。

现，构成它们的基元多为扁平碟子状。

具有具有向列态向列态或或近晶态近晶态的高分子较多，也是人们较的高分子较多，也是人们较为感兴趣的高分子液晶。

为感兴趣的高分子液晶。

液晶高分子将液晶高分子将高分子量和液晶相序高分子量和液晶相序有机地结合有机地结合使其具有一些优异特性。

使其具有一些优异特性。

例如，它可以有很高的强度和模量，或很小的例如，它可以有很高的强度和模量，或很小的热涨系数，或优秀的电光性质等。

热涨系数，或优秀的电光性质等。

研究和开发液晶高分子，不仅可提供新的高性研究和开发液晶高分子，不仅可提供新的高性能材料并导致技术进步和新技术的发生，而且可促能材料并导致技术进步和新技术的发生，而且可促进分子工程学、合成化学、高分子物理学、高分子进分子工程学、合成化学、高分子物理学、高分子加工以及高分子应用技术的发展。

加工以及高分子应用技术的发展。

对通用高分子进行液晶化改性，既可以提高通用对通用高分子进行液晶化改性，既可以提高通用高分子材料的使用性质，也有利于降低成本。

高分子材料的使用性质，也有利于降低成本。

热致性液晶高分子的最早发现就是利用线形刚热致性液晶高分子的最早发现就是利用线形刚性结构对羟基苯甲酸性结构对羟基苯甲酸（HBA）（HBA）对通用高分子对通用高分子PETPET改性改性的结果。

的结果。

因此，通用高分子的液晶化改性很早就受到了重因此，通用高分子的液晶化改性很早就受到了重视，所涉及的通用高分子品种也从视，所涉及的通用高分子品种也从PETPET发展到聚酰发展到聚酰胺和聚碳酸酯等其他品种。

胺和聚碳酸酯等其他品种。

例如有人合成了具有液晶性的环氧树脂，发现将例如有人合成了具有液晶性的环氧树脂，发现将该树脂加入普通环氧树脂该树脂加入普通环氧树脂（ER）（ER）中熔融共混，可明显中熔融共混，可明显提高材料的性能。

提高材料的性能。

当液晶树脂含量为当液晶树脂含量为44时，时，拉伸强度拉伸强度由由ERER的的22MPa22MPa提高到提高到42MPa42MPa，冲击强度冲击强度由由1.42kJ.cm/cm1.42kJ.cm/cm提高提高到到3.96kJ.cm/cm3.96kJ.cm/cm；

加入适当增容剂，性能还可进一；

加入适当增容剂，性能还可进一步提高。

步提高。

已知利用直径为数微米或更粗的玻璃纤维、碳纤已知利用直径为数微米或更粗的玻璃纤维、碳纤维等宏观纤维为增强剂，以热塑性聚合物为基体树维等宏观纤维为增强剂，以热塑性聚合物为基体树脂，可以制成具有很高强度和模量的复合材料；

且脂，可以制成具有很高强度和模量的复合材料；

且纤维的直径越小、长径比越高，增强效果越显著。

纤维的直径越小、长径比越高，增强效果越显著。

液晶高分子纤维液晶高分子纤维（如芳纶如芳纶）有很高的强度和模量，有很高的强度和模量，同样可以用作高性能复合材料增强剂。

同样可以用作高性能复合材料增强剂。

此外，利用热致性液晶高分子此外，利用热致性液晶高分子（TLCP）（TLCP）熔体在加工熔体在加工过程中能够生成亚微米级微纤的性质，可以将它与过程中能够生成亚微米级微纤的性质，可以将它与热塑性树脂共混，所得共混物经熔融挤塑或注塑等热塑性树脂共混，所得共混物经熔融挤塑或注塑等过程加工而成的材料即含有过程加工而成的材料即含有TLCPTLCP增强微纤。

增强微纤。

由于由于TLCPTLCP与热塑性树脂通常是不相容的，两相间与热塑性树脂通常是不相容的，两相间的黏结差，使应力不能有效地从基体树脂向作为增的黏结差，使应力不能有效地从基体树脂向作为增强剂的强剂的TLCPTLCP微纤传送，从而限制了微纤传送，从而限制了TLCPTLCP的增强效果。

的增强效果。

TLCPTLCP与热塑性树脂的相容性可通过添加第三组分与热塑性树脂的相容性可通过添加第三组分得到改善。

得到改善。

比如有人发现，轻度磁化的聚苯乙烯锌盐比如有人发现，轻度磁化的聚苯乙烯锌盐（SPS）（SPS）既与某聚酯型既与某聚酯型TLCPTLCP部分相容，也与聚砜部分相容，也与聚砜（PSF）（PSF）部分相容。

部分相容。

以以SPSSPS为增容剂可以明显改善为增容剂可以明显改善TLCPTLCP与与PSFPSF的相的相容性。

容性。

以以22SPSSPS增容的增容的TLCP/PSF（20/80）TLCP/PSF（20/80）共混物与不共混物与不含含SPSSPS的共混物相比，相界面结构得到明显改善，的共混物相比，相界面结构得到明显改善，材料的拉伸强度提高了约材料的拉伸强度提高了约7070，拉伸模量提高了，拉伸模量提高了约约3030。

液晶液晶/高分子复合体系高分子复合体系大致包括以液晶粒子大致包括以液晶粒子为分散相、以聚合物为基体连续相的为分散相、以聚合物为基体连续相的“聚合物聚合物分散液晶分散液晶（PDLC）（PDLC）”或称或称“聚合物包埋液晶聚合物包埋液晶”，和以液晶为连续相并以少量和以液晶为连续相并以少量（10（10或更少或更少）溶胀溶胀于液晶中的高分子为稳定剂的于液晶中的高分子为稳定剂的“聚合物稳定液聚合物稳定液晶晶（PSLCP）（PSLCP）”两大类型。

两大类型。

这些材料的优点是既保持了小分子液晶在外这些材料的优点是既保持了小分子液晶在外场下响应迅速的性质，又利用高分子成膜性好场下响应迅速的性质，又利用高分子成膜性好和易于加工等性能使液晶的应用领域得到了扩和易于加工等性能使液晶的应用领域得到了扩展。

展。

人们将这一些理论成果应用于聚合物分散液晶人们将这一些理论成果应用于聚合物分散液晶（PDLC）（PDLC）材料的制备，可以优化配方和制备条件达材料的制备，可以优化配方和制备条件达到