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第四章  液晶高分子材料 第一节 液晶高分子概述 液晶（liquid crystals）：具有与晶体一样的各向异性，同时又具有液体的流动性。 聚合物液晶（Polymer Liquid Crystals，PLCs）： 将小分子液晶连接成大分子，或者将它们连接到一个聚合物骨架上，并且仍设法保持其液晶特征，我们称这类物质为聚合物液晶。 单体液晶（monomer liquid crystals，MLCs） 液晶的发现 1888年，奥地利植物学家菲德烈莱尼泽（Friedrich Reinitzer）在加热安息香酸胆固醇脂（cholesteryl benzoate）时发现这种物质在145℃融解，但却呈现混浊的糊状，而在179℃时突然变为透明液体。由于其特殊的性质，莱尼泽拜访李曼并深入研究，证实其为一种具结晶性的液体，两人便命名这种物质为Liquid Crystal，即液态结晶的意思。莱尼泽和李曼被誉为液晶之父。 一、高分子液晶的分类与命名 第二节 高分子液晶的性能分析与合成方法 特别是拉伸强度和硬度与聚合物分子的取向度有密切关系。沿长轴方向的拉伸程度越高，聚合物分子的取向度也越高，因此机械强度也越高。 由于结晶程度高，液晶聚合物的吸潮率很低。 良好的热尺寸稳定性 透气性非常低 在电子工业中得到应用，制作高精确度的电路多接点接口部件。 精确注模部件 作为光纤连接装置。 五、高分子液晶的表征 X射线衍射分析法 核磁共振光谱法 介电松弛谱法 热台偏光显微镜法 双折射法 热分析法 第三节 高分子液晶的其他性质与应用 作为高性能工程材料的应用 在图形显示方面的应用 高分子液晶作为信息储存介质 高分子液晶作为色谱分离材料 (2)在聚合物刚性链段中加入柔性链段 (3)聚合单元之间进行非线性连接 2．热熔型高分子主链液晶的合成方法 目前大多数热熔型主链液晶是通过酯交换反应制备的，如乙酰氧基芳香衍生物与芳香羧酸衍生物反应脱去乙酸，反应在聚合物的熔点以上进行。最典型的代表是聚酯液晶。 例：PET/PHB共聚酯的制备 先合成对乙酰氧基苯甲酸（PABA）： 利用共聚以降低熔融温度或增大溶解性是设计热融型主链高分子液晶的基本思路。 在 275℃和惰性气氛下，PET在PABA的作用下酸解，然后脱去乙酸，与PABA缩合成共聚酯。 还包括PABA的自缩聚 3.热溶型主链高分子液晶的性质 (1)流变性(Reology) 在较高剪切速率下具有低剪切粘度(shear viscosity)。 在生产中可以带来以下好处： ①当注模时流体的路径较长，或者形状复杂，或者注薄片型模具，采用低粘度熔体显然非常有利。 当某种聚合物难以加工时，加入主链型液晶 可以起到润滑剂的作用， (2)机械性质 4．热熔型主链聚合物的应用 * * 4 1．根据液晶分子特征分类 形成液晶的物质分子通常由刚性和柔性两部分组成。 主链型高分子液晶： 侧链型高分子液晶：也称梳状液晶。 刚性部分多由芳香和脂肪型环状结构构成 柔性部分多由可以自由旋转的σ键连接起来的饱和链构成。 大多为高强度、高模量材料。 大多为功能性材料。 根据刚性部分的形状结合所处位置还可以分成如下几种类型： 如聚酯类液晶 如含有硅氧烷链的聚酯 常带有旋光特性 如三苯基衍生物可构成刚性盘 可构成近晶型液晶 纵向型 垂直型 星型 盘型 梳状或E型 盘型梳状 反梳状 平行型 混合型 α β γ ζ ε φ κ θ λ 注释 名称 结构形式 分类符号 通常为弹性体 具有特殊的电学性质 结 合 型 网 型 双 曲 线 型 ψ σ ω 2．按液晶的形态分类 (1)向列型晶相液晶(nematic liquid crystal) 用符号N来表示。 刚性部分只保持着一维有序性，液晶分子在沿其长轴方向可以相对运动，而不影响晶相结构。因此在外力作用下可以非常容易沿此方向流动，是三种晶相中流动性最好的一种液晶。 液晶的形态也称液晶相态结构，是指液晶分子在形成液晶相时的空间取向和晶体结构。 (2)近晶型晶相液晶(smectic liquid crystal) 通常用符号S表示。 在这类液晶中分子刚性部分互相平行排列，并构成垂直于分子长轴方向的层状结构。在层内分子可以沿着层面相对运动，保持其流动性；这类液晶具有二维有序性。由于层与层之间允许有滑动发生，因此这种液晶在其粘度性质上仍存在着各向异性。 (3)胆甾醇型液晶(cholesteric liquid crystal) 构成液晶的分子基本是扁平型的，依靠端基的相互作用，彼此平行排列成层状结构。它们的长轴与层面平行，而不是垂直。 这类液晶可使被其反射的白光发生色散，透射光发生偏转，因而胆