液晶高分子论文.pdf

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1、液晶高分子间的一种中介态它是介于液体和晶体之，液晶现象是1888年奥地利植物学家F.Reintizer在研究胆甾醇苯甲酯时首先发现的。研究表明，液晶是介于液体和晶体之间的一种特殊的热力学稳定相态，它既具有晶体的各相异性，又有液态的流动性。小分子液晶的这种神奇状态引起了人们浓厚兴趣，现已发现多种液晶材料。这些主要是一些有机材料，形成液晶的物质通常具有刚性的分子结构，分子的长宽比例大于一，呈棒状构象，同时还具有在液相下维持分子某种排序所必需的凝聚力。这种凝聚力通常是由结构中的强极性基团，高度可极化基团或氢键提供。19

2、37年Bawden和Pirie在研究烟草花叶病病毒时，发现其悬浮液具有液晶的特性。这是人们第一次发现生物高分子的液晶特性，其后1950年，Elliott与Ambrose第一次合成了高分子液晶，溶致型液晶的研究工作至此展开。50年代到70年代，美国Duponnt公司投入大量人力才力进行高分子液晶发面的研究，取得了极大成就，1959年推出芳香酰胺液晶，但分子量较低，1963年，用低温溶液缩聚法合成全芳香聚酰胺，并制成阻燃纤维Nomex，1972年研制出强度优于玻璃纤维的超高强.高模量的Kevlar纤维，并付注实用，以

3、后，高分子液晶的研究则从溶致型转向为热致型。在这一方面Jackson等作出了较大贡献，他们合成了对苯二甲酸已二醇酯与对羟基苯甲酸的共聚物，可注塑成型，这是一种模量极高的自增强液晶材料。高分子液晶是介于液体和晶体之间的一种中介态，具有独特的性能。高分子液晶一般都具有高模量高强度，并且在其相区间温度时的粘度较低，且高度取向，利用这一特性进行纺丝，不仅可以节省能耗而且可以获得高模量高强度的纤维，用于做消防用的耐火防护服或各种规格的高强缆绳；另外，经过改性后的高分子液晶还可用于显示材料或信息记录材料；小分子胆甾型液晶已成

4、功用于测定精密温度和痕量药品的检测，高分子胆甾型液晶材料在这方面的应用也正在开发之中。从高分子液晶诞生到现在只有50多年的历史，是一门很年轻的学科。它的应用仍处于不停的开发之中。虽然高分子液晶已取巨大成就，但目前对它的研究仍处于较低的水平。Flory等用格子模型理论，Bosch等用分子理论方法高分子液晶的行为进行了探讨。目前认为的物质稳定态有三种，即固态，液态和气态。但实际上还存在第四状态，及固液共存太。液晶高分子正式这样一种物质。如果为液晶分子加上电压，液晶分子会发生扭曲，从而使透过它的光发生偏折，所以液晶高分

5、子可以用来制造显示器。而所谓的高分子，通常是指分子量大于一千的物质，如淀粉，蛋白质液晶高分子(LCP)由於俱有剛直棒狀之分子可透過加工配向呈現高強度、高耐熱、低CTE、低介電常數、低吸水率及高阻氣特性和優越之電氣性能等之潛在特性，預期應用於耐熱電子材料及高性能工程塑膠基材將極具發展潛力。目前LCP依其耐熱性不同，大略分為3類型，第(Ⅰ)型LCP之熱變形溫度(HDT)大於270℃RR以上，代表性之分子結構如下所示，生產廠商如住友之Ekonol及Amoco之Xyder，其主要應用於如耐高溫SMT型連接器。117第(Ⅱ

6、)型LCP之HDT介於240℃～270℃之間，其帶有Kink分子結構如下所示，生產廠商R如Hoechst之Vectra，由於分子排列不對稱，其耐溫性稍低，因此應用於一般型之連接器。第(Ⅲ)型LCP之HDT小於240℃，其帶有Aliphatic分子結構如下所示，生產廠商如三菱之REPE，其加熱溫度略低且加工流動性佳，因此使用於一般工程塑膠及工業纖維之應用。目前由於LCP之分子尺寸屬棒狀分子，一旦配向後即形成分子級之阻隔屏障，因此在低吸水率及高阻氣性具特殊功效。下表1所示為(Ⅰ)型LCP與高性能PI工程塑膠之主要性能

7、比較，可看出LCP在吸水率，阻氣特性，介電常數及尺寸安定性皆凌駕PI許多，可因應次世代電子構裝材料及高性能工程塑膠基材之需求。表一：(Ⅰ)型LCP與高性能PI工程塑膠性能比較R性能LCPPI(Capton)‧吸水率(23℃/24hr,%)0.042.9‧CTE(ppm/℃)1618‧介電常數(3GHz)3.03.5‧Tg(℃)310≧3002‧楊氏係數(kgf/cm)7003502‧氧透過性(cc.20m/m.day.atm)0.34902‧水氣透過性(g.20m/m.day.atm)0.13105RRSourc

8、e：Capton及Vectra之目錄性能資料目前Connector射出用線性LCP因其剛直棒狀之分子結構呈現極低之熔融粘度及近似牛頓流體型之熔融流變行為，因此不易進行高熔融強度需求之押出成膜或吹膜等加工成形及其成膜後之雙軸延伸配向加工製程。爰此，本研究於今年精密與機能性化學技術開發118與應用科技專案計畫項下，提出高熔融強度LCP材料研製與應用技術，本研究藉助分子設計，據