景旭东高分子液晶1PowerPoint 97-2003 幻灯片.pptVIP

3.2.2 X射线衍射法 X射线衍射法是鉴别三维有序结构的重要手段，也是研究高分子液晶常用的方法之一。液晶相可产生X射线衍射环，从环是尖锐的还是弥散的，可以定性的看出有序性的高低。 向列相液晶高分子的X射线衍射照片呈现两个衍射环，内环强度较弱，外环强度较强。内环主要反映分子链轴方向所排列的重复链节的长度信息，表示远程的层间有序性；外环则主要反映分子横向相互堆砌的更短尺寸的有序性，给出分子链宽度信息。 衍射环如果宽而模糊，说明样品的有序性低；反之，窄而清晰的环则说明样品的有序程度高。（如下图） 3.2.2 X射线衍射法 3.2.3 热分析法 热分析研究液晶态的原理在于用DSC或DTA直接测定液晶相变时的热效应及相转变温度。用DSC法表征液晶高聚物时，除了玻璃化转变外，一般都出现两个吸热峰。第一个吸热峰代表LCP的熔融，即为LCP的熔融温度；第二个吸热峰代表液晶态的“熔融”，即为LCP的清晰点。前者意味着LCP的大分子链失去位置而形成取向有序性的流体；后者意味着液晶有序性的破坏。两峰之间即为液晶相。 3.2.3 热分析法 为了区别结晶和液晶，常将DSC的加热和冷却两条曲线加以对比。液晶由于其松弛时间较长，在快速冷却时，结构仍将保持原状不变。而结晶在快速冷却时，结构会消失。据此可判别物质属于结晶态还是液晶态。 人工合成的高分子液晶问世至今仅70年左右，因此是一类非常“年轻”的材料，应用尚处在不断开发之中。 （1）制造具有高强度、高模量的纤维材料 高分子液晶在其相区间温度时的粘度较低，而且高度取向。利用这一特性进行纺丝，不仅可节省能耗，而且可获得高强度、高模量的纤维。著名的Kevlar纤维即是这类纤维的典型代表。表1-1列出了几种液晶纤维的主要力学性能。 第四节 高分子液晶的应用及发展前景 表1-1 高分子液晶纤维的主要力学性能 商品名 性 能 Kevlar29* Kevlar49* Nomex* (阻燃纤维) Carbon** Ⅰ型 Ⅱ型 密 度 /(g/m3) 1440 1450 1400 1950 1750 抗拉强度 /MPa 26.4 26.4 7 20 26 模 量 /MPa 589 1274 173 4000 2600 断裂伸长率 /％ 4.0 2.4 22.0 0.5 1.0 *杜邦（Dupont）公司产品**卡布伦敦（Carborundum）公司产品 由表可见，Kevlar49的模量约比Kevlar29增加了一倍，而其断裂伸长率则降低了一半。 Kevlar49纤维具有低密度、高强度、高模量和低蠕变性的特点，在静负荷及高温条件下仍有优良的尺寸稳定性。特别适合于用作复合材料的增强纤维，目前已在宇航和航空工业、体育用品等方面应用。Kevlar29的伸长度高，耐冲击优于已用于制造防弹衣和各种规格的高强缆绳。 第四节 高分子液晶的应用及发展前景 （2）分子复合材料 上世纪70年代末，美国空军材料实验室的哈斯曼（G. Husman）首先提出了“分子复合材料”的概念。所谓分子复合材料，是指材料在分子级水平上的复合从而获得不受界面性能影响的高强材料。 将具有刚性棒状结构的主链型高分子液晶材料分散在无规线团结构的柔性高分子材料中，即可获得增强的分子复合材料。 例如，用 PBA，PPTA 与尼龙—6、尼龙—66等材料共混，研究表明，液晶在共混物中形成“微纤”，对基体起到显著的增强作用。侧链型高分子液晶在本质上也是分子级的复合。这种在分子级水平上复合的材料，又称为“自增强材料”。 分子复合材料目前尚处于发展阶段，但从其全面的综合性能来看，由于消除了界面，无疑是一种令人瞩目，极有发展前途的材料。 第四节 高分子液晶的应用及发展前景 （3）高分子液晶显示材料 小分子液晶作为显示材料已得到广泛的应用。 高分子液晶的本体粘度比小分子液晶大得多，它的工作温度、响应时间、阀电压等使用性能都不及小分子液晶。为此，人们进行了大量的改性工作。例如，选择柔顺性较好的聚硅氧烷作主链形成侧链型液晶，同时降低膜的厚度，则可使高分子液晶的响应时间大大降低。 实验室的研究已使这种高分子液晶的响应时间降低到毫秒级、甚至微秒级的水平。由于高分子液晶的加工性能和使用条件较小分子液晶优越得多，高分子液晶显示材料的实际应用已为期不远了。 侧链型高分子液晶通常具有较高的玻璃化转变温度。利用这一特性，可使它在室温下保存在一定工作条件下记录的信息。这种特性正在被开发用来制作信息记录材料，其应用前景是十分宽广的。 第四节 高分子液晶的应用及发展前景