高分子物理北京化工大学2-2

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1、教学目的：了解高聚物非晶结构和液晶态结构及液晶的应用重点及要求：非晶态结构模型（Yeh两相球粒模型和Flory无规线团模型）；液晶态的基本概念及液晶的分类；液晶的结构特征和形成条件；液晶的特性和应用第六讲非晶态结构和液晶态结构本讲内容：第二章第三节聚合物的非晶态结构聚合物的非晶态结构及其模型第二章第四节聚合物的液晶态结构液晶态的结构；高分子液晶的结构和性质；高分子液晶的应用；2.3Amorphousphase非晶态非晶态聚合物通常是指完全不结晶的聚合物完全不能结晶的聚合物-因分子链规整性差结晶聚合物的非晶区因结晶速度缓慢来不及结晶的聚合物无规线团模型Flory50’s:在非晶态聚合物

2、中，高分子链无论在溶剂或者本体中，均具有相同的旋转半径，呈现无扰的高斯线团状态。局部有序模型Yehet.al.认为非晶聚合物中具有3~10nm范围的局部有序性。小角中子散射本体和溶剂中的均方回转半径相同橡胶弹性模量不随稀释剂的加入而变化密度起伏结晶速度快形态结构观察常温时为高弹态晶体三维有序液态的无序液晶2.4液晶—有序流动的液体液晶的特点——同时具有流动性和光学各向异性(1)Structuresandpropertiesofliquidcrystalpolymer液晶聚合物的结构与性能液晶LiquidCrystal一些物质的结晶结构受热熔融或被溶剂溶解后，表观上虽然变成了具有流动

3、性的液体物质，但结构上仍然保持着晶体结构特有的一维或二维有序排列，形成一种兼有部分晶体和液体性质的过渡状态，这种中间状态称为液晶态。其所处状态的物质称为液晶。液晶小分子液晶高分子高分子量液晶相序特性Highstrengthandhighmodulusofliquidcrystalpolymer液晶高分子的高强度、高模量、高流动(2)Thehistoryofliquidcrystal液晶的历史Theprincipleoftheliquidcrystalwasfirstproposedin1888byF.Reinitzer（F.Reinitzer;Monatsh.Chem.,9,421,1

4、888）,abotanistfromAustria,andafterthat,O.Lehmann,aGermancrystalresearcher,verifiedtheopticalanisotropyofthecrystal.LehmannproposedtocallittheFliessendekrystalle,inEnglishthatisLiquidCrystalorsimplifiedasLC.60年代，美国杜邦公司(DuPont’s)先后推出了PBA（聚苯甲酰胺）及Kevelar纤维（PPTA,聚对苯二甲酰对苯二胺），标志了液晶研究的工业化发展的开始。70~80年代，出

5、现了诸如Xydar（美国Darton公司1984年）,Vectra（美国Calanese公司1985年）等一系列商用型热致型液晶。Pierre-GillesdeGennes(1932-TheNobelPrizeinPhysics1991"fordiscoveringthatmethodsdevelopedforstudyingorderphenomenainsimplesystemscanbegeneralizedtomorecomplexformsofmatter,inparticulartoliquidcrystalsandpolymers"France(3)液晶的化学结构及分类结

6、构液晶包括高分子液晶和小分子液晶。不论高分子还是小分子，形成有序流体都必须具备一定条件，从结构上讲，称其为液晶基元。液晶基元棒状(或条状)长径比大于4双亲性分子盘状轴比小于1/4分类按液晶核的排列分按液晶基元所在位置分按液晶的形成条件分棒状盘状向列相N：只有方向序无位置序近晶A相SA：有位置序和方向序近晶C相SC：有位置序和方向序且既有层面的法向方向又有晶核的共分方向柱相向列相(DiscoticN)DN有序程度SC>SA>N如果层内间隔相等Dho如果层内间隔不等Dhd主链液晶主侧链液晶侧链液晶热致液晶：液晶物质加热熔融形成的液晶。溶致液晶：液晶物质溶于溶剂所得到的液晶。（棒状）向列相液

7、晶（Nemactic）（棒状）近晶相A液晶（SmecticA）（棒状）近晶相C（SmecticC）胆甾相液晶（Ch）盘状液晶DiscoticDiscoticNematic–DNDiscotichexegonalordered–DhoDiscotichexegonaldisordered–Dhd按液晶基元所在位置分类主链型液晶侧链型液晶主链液晶侧链液晶介晶基元位于分子主链的高分子称为主链型液晶高分子。介晶基元位于分子侧基者的高分子称为主链型液晶高