液晶聚合物网络研究进展

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1、VOI.13功能高分子学报NO.32000年9月JOurnaIOfFunctiOnaIPOIymersSep.2000综述液晶聚合物网络研究进展!戴俊燕!!，刘伟昌，连彦青，刘德山!!!（清华大学化学工程系与材料科学与工程研究院，北京100084）摘要：综述了液晶聚合物网络的新进展，包括液晶热固体、液晶弹性体和液晶互穿网络。介绍了各种网络的合成、主要性能和应用前景。关键词：液晶聚合物网络；液晶热固体；液晶弹性体；液晶互穿网络中图分类号：063文献标识码：A文章编号：1008-935（72000）03-0349-09液晶聚合物网络是在液晶聚合物的基础上发展起来的，同后者相比

2、，它具有更加出色的机械性能、热稳定性及光电性能。根据交联度和交联方式的不同，液晶高分子网络（LCNP）可分为三类，其中交联密度高的一类称为液晶热固体（LCT），它的弹性很低，聚合物分子的液晶性被不可逆地固定下来，具有较优异的力学和电学性能。另一类交联密度较低的称为液晶弹性体（LCE），兼有弹性体和液晶的双重特性，具有机械力场作用下的取向性、铁电性、压电性和光学非线性等特殊性能，不仅可以用于制备全新的压电传感器，而且还能应用于无孔过滤渗透膜和非线性光学材料等领域。第三类是液晶互穿网络，具有可控相态，同时结合两种材料性能为一体，有着广泛的应用前景。!液晶热固体液晶热固体是高度

3、交联的液晶网络，根据介晶基元的位置可分为主链型和侧链型。根据单体种类可将液晶热固体分为以下几类。!.!丙烯酸酯类液晶热固体StrzeIecki等人于19"73年首次合成的丙烯酸酯类LCT。所用单体结构示于图1。"0#"0N#N0（1）"#0""""0#"（2aR=CN；2bR=C4H9）0N#RFig.1StructureOfmOnOmersusedbyStrzeIecki单体（1）在180~250C（近晶相）聚合得到高度交联的网络，并在热分解温度（360C）之前保持近晶结构。X-ray散射表明这种网络具有类似于Sc相结构。StrzeIecki等人研究发现，通过迅速加热到

4、250C，在单体进入向列相的瞬间聚合，所得到的网络具有向列相结构。StrzeIecki将上述单体同丙烯酸酯及胆甾醇丙烯酸酯的三元混合物共聚，合成了第一种具有螺旋结构的网络，并具有典型的胆甾相织构〔1〕。此外，BIumstein还发现，在交联过程中施加磁场，可以得到高度各向异性的液晶交联网络。在4.5KG的磁场中，所得到单体（1）和（2b）的二元共聚物网络的液晶微区发生旋转，并取向。X-ray散射表!收稿日期：2000-03-28!!作者简介：戴俊燕（1973-），女，山东青岛人，现在美国COneII大学读书。!!!通讯联系人·350·戴俊燕刘伟昌连彦青刘德山明，所得到的近

5、晶相网络具有很高的各向异性（!=0.7），同时网络的热膨胀系数也有明显的各向异性。〔2〕更为详细地报道了这一类网络的研究工作，他们采用光聚合的方法得到了取向的网Broer等人络，这些网络的热膨胀系数、弹性模量和折光率都表现出各向异性。改变间隔基和取代基的数目和种类，会对网络的相变产生较大的影响，但光引发剂的改变对相行为无影响。〔3〕对取向和非取向的网络的动态机械性能进行了研究，在液晶聚合物网络的损耗模量图Broer等人中，由高温到低温依次出现了松弛峰!、"和#，分别对应于网络松弛、介晶单元的松弛和-CH2-单元的曲轴运动。!转变的位置依赖于聚合过程中的分子有序排列程度。测

6、量不同方向的网络模量，可证实双丙烯酸酯液晶网络存在各向异性，平行于取向力方向的模量比垂直方向的模量大得多。!."环氧液晶网络环氧液晶热固体最早出现于本世纪八十年代〔4〕，由于具有优异的力学性能和电学性能而受瞩目〔5，6〕。合成液晶环氧热固体的基本条件是在液晶温度区域内固化环氧化合物，或者在体系固化过程中发生各向同性向液晶相的转变，最终液晶分子的有序性被分子间交联所固定。〔7〕在13.5T的磁场下，采用单体制备了具有有序取1.2.1液晶环氧网络的磁场排列Barciay等人向的环氧结构（图2）。WAXD结果表明这种环氧的有序排列度相当高。Fig.2Structiireofmo

7、nomersusedbyBarciay1.2.2环氧热固体取向的热稳定性作为一种高温材料，人们所关注的不仅仅是环氧在磁场作用下的取向程度，更为重要的是在高于玻璃化转变温度时，网络对取向的保持能力。Broert通过测定取向参数同温度的关系发现在10C/min的升温速率下，交联密度较低的网络在清亮点附近取向度下降，而取向度一旦损失，在冷却过程中将不会完全恢复。但是高交联度的网络可以在比玻璃化转变温度高100C的条件下仍保持其有序排列，这种网络在热分解前没有明显的清亮点。高交联度有利于取向稳定。〔7〕，低交联度的1.2.3LC环氧网