《高分子液晶》ppt课件

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1、高分子液晶材料物质通常以固态、液态和气态三相态形式存在。在外界条件发生变化时，物质可以在三种相态之间进行转换。大多数物质发生相变时直接从一种相态转变为另一种相态，中间没有过渡态生成。例如冰受热后从有序的固态晶体直接转变成分子呈无序状态的液态。而有些物质在发生相变时会生成中间过渡态。例如，胆甾醇苯甲酸酯晶体受热时，在145℃和179℃时有两个敏锐的“熔点”。在145℃时，晶体转变为混浊的各向异性的液体，继续加热至179℃时，体系又进一步转变为透明的各向同性的液体。胆甾醇苯甲酸酯研究发现，处于145℃和179℃之间的液体部分保留了晶体物质分子的有序排列，因此被称为“流动的晶体”、“

2、结晶的液体”。处于这种状态的物质命名为“液晶”（liquidcrystals，LC）。液晶的含义液晶的特征液晶：一种兼有晶体和液体部分性质的物质。液晶态：介于晶态和液态之间的一种热力学稳定的相态。主要特征：既类似于晶体，分子呈有序排列；又类似于液体，有一定的流动性。或描述为：具有晶态的各向异性，又具有液态的流动性。液晶的结构类型根据分子排列的形式和有序性的不同，液晶有三种结构类型：近晶型向列型胆甾型（1）近晶型液晶是所有液晶中最接近结晶结构的一类。其棒状分子互相平行排列成层状结构。分子的长轴垂直于层状结构平面。层内分子排列具有二维有序性。近晶型（1）近晶型液晶这些层状结构并不是

3、严格刚性的，分子可在本层内运动，但不能来往于各层之间。层状结构之间可以相互滑移，而垂直于层片方向的流动却很困难。近晶型（2）向列型液晶棒状分子只维持一维有序。它们互相平行排列，但重心排列则是无序的。在外力作用下，棒状分子容易沿流动方向取向，并可在取向方向互相穿越。因此，向列型液晶的宏观粘度一般都比较小，是三种结构类型的液晶中流动性最好的一种。向列型（3）胆甾型液晶许多胆甾型液晶与胆甾醇的分子结构毫无关系。但都有导致相同光学性能和其它特性的共同结构。其分子是长而扁平的。它们依靠端基的作用，平行排列成层状结构，长轴与层片平面平行。胆甾型相邻两层间，分子长轴扭转一定的角度，层层累加，

4、成螺旋结构。分子长轴扭转了360°后回到原来的方向。两个取向相同的分子层之间的距离称为螺距，是表征胆甾型液晶的重要参数。由于扭转分子层的作用，照射在其上的光将发生偏振旋转，使得胆甾型液晶通常具有彩虹般的漂亮颜色，并有极高的旋光能力。除上述长棒型结构的液晶分子外，还有一类液晶是由刚性部分呈盘型的分子形成。在形成的液晶中多个盘型结构叠在一起，形成柱状结构。这些柱状结构再进行一定有序排列形成类似于近晶型液晶。液晶的形成条件？主要是加热和溶解。热致性液晶和溶致性液晶两大类。热致性液晶是依靠温度的变化，在某一温度范围形成的液晶态物质。液晶态物质从浑浊的各向异性的液体转变为透明的各向同性的

5、液体的温度称为清亮点。不同的物质，其清亮点的高低和熔点至清亮点之间的温度范围是不同的。溶致性液晶则是依靠溶剂的溶解分散，在一定浓度范围形成的液晶态物质。此外，还发现了在外力场（压力、流动场、电场、磁场和光场等）作用下形成的液晶。例如，聚乙烯在某一压力下可出现液晶态，是一种压致型液晶。聚对苯二甲酰对氨基苯甲酰肼在施加流动场后可呈现液晶态，因此属于流致型液晶。能形成液晶物质的分子结构特征？胆甾醇苯甲酸酯分子结构特征：①刚性的分子结构。导致液晶形成的刚性结构部分称为致晶单元。分子的长度和宽度的比例R>>l，呈棒状或近似棒状的构象。胆甾醇苯甲酸酯分子结构特征：②在液态下能维持分子的某种

6、有序排列所必需的凝聚力。这种凝聚力通常是与结构中的强极性基团、高度可极化基团、氢键等相联系的。高分子液晶的分子结构特征在高分子液晶中，致晶单元被柔性链以各种方式连接在一起。致晶单元通常由苯环、脂肪环、芳香杂环等通过一刚性连接单元连接组成。构成这个刚性连接单元常见的化学结构包括亚氨基（－C＝N－）反式偶氮基（－N＝N－）氧化偶氮（－NO＝N－）酯基（－COO－）反式乙烯基（－C＝C－）等。在致晶单元的端部通常还有一个柔软的基团R，R对液晶具有一定稳定作用，因此也是构成液晶分子不可缺少的结构因素。常见的基团R包括：—R’、—OR’、—COOR’、—CN、—OOCR’、—COR’、—

7、CH=CH—COOR’、—Cl、—Br、—NO2等。致晶单元与高分子的连接方式？致晶单元与高分子链的连接方式液晶类型结构形式名称主链型纵向性垂直型星型盘型混合型支链型多盘型树枝型致晶单元与高分子链的连接方式侧链型梳型多重梳型盘梳型腰接型结合型网型致晶单元与高分子链的连接方式高分子液晶的合成主链型高分子液晶的合成—溶致性高分子液晶主链型溶致性高分子液晶的结构特征是致晶单元位于高分子骨架的主链上。形成溶致性高分子液晶的分子结构必须符合两个条件：①分子应具有足够的刚性；②分子必须有相当的溶解性。然