简述液晶高分子材料的结构特点

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1、简述液晶高分子材料的结构特点分子液晶的行为进行了探讨。但由于其门类纵多，欲找出一包罗万象，能解释一切液晶特性的理论模型的愿望，至今仍未实现，高分子液晶仍是功能高分子材料研究的一个热点。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

2、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不到60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。高分子液晶是近十几年迅速兴起的一类新型高分子材料,它具有高强度、高模量、耐高温、低膨胀系数、低成型收缩率、低密度、良好的介电性、阻燃性和耐化学腐蚀性等一系列优异的综合性能,作为液晶自增强塑料、高性能纤维、板材、薄膜及光

3、导纤维包覆层,被广泛应用于电子电器、航天航空、国防军工、光通讯等高新技术领域以及汽车、机械、化工等国民经济各工业部门。正是由于其优异的性能和广阔的应用前景,使得高分子液晶成为当前高分子科学中颇有吸引力的一个研究领域。液晶是一类具有特殊性质的液体,既有液体的流动性又有晶体的各向异性特征。现在研究及应用的液晶主要为有机高分子材料。一般聚合物晶体中原子或分子的取向和平移都有序,将晶体加热,它可沿着2个途径转变为各向异性液体。一是先失去取向有序而成为塑晶,只有球状分子才可能有此表现,另一途径是先失去平移有序而保留取向有序

4、,成为液晶[2]。近年来,高分子液晶的开发已成为当今高分子科学中的一个热门课题。研究表明,形成液晶的物质通常具有刚性的分子结构,同时还具有在液态下维持分子的某种有序排列所必需的结构因素,这种结构特征常常与分子中含有对位次苯基、强极性基团和高度可极化基团或氢键相联系。液晶高分子分类方法有3种。从液晶基元在分子中所处的位置可分为主链型和侧链型2类。从应用的角度可分为热致型和溶致型2类,这2种分类方法是相互交叉的,即主链型液晶高分子同样具有热致型和溶致型,而热致型液晶高分子又同样存在主链型和侧链型。从液晶高分子在空间排

5、列的有序性不同,液晶高分子又有近晶型、向列型、胆甾型和碟型4种不同的结构类型。与普通物质三态不同，并非所有的物质都可以形成液晶态。通常只有那些分子形状是长形的，长径比（L／D）为（4～８）：1，分子量在200--500，道尔顿或者更高（如高分子）的材料才容易形成液晶。按照液晶物质的分子量大小不同，可分为低分子液晶和高分子液晶两大类；按照液晶态形成的条件不同，又可分为即热致液晶和溶致液晶。热致液晶呈现液晶相是由温度引起的，并且只能在一定温度范围内存在，一般是单一组分；而溶致液晶是由符合一定结构要求的化合物与溶剂组成

6、的液晶体系，由两种或两种以上的化合物组成。最常见的溶致液晶是由水双亲性分子（分子结构中既含有亲水的极性基团，也含有不溶于水的非极性基团即疏水基团）所组成。能在溶液或熔体中显示液晶性的聚合物，是由称之为“液晶基元”的具有一定长径比的刚性棒状结构单元组成。根据这种液晶基元在高分子键中的位置，高分子液晶可分为主链液晶聚合物、侧链液晶聚合物和主、侧链都具有液晶基元的混合型液晶聚合物。高分子液晶可同低分子液晶一样，形成向列型、近晶型、胆甾型液晶相。主链型液晶高分子主链型液晶高分子是刚性液晶基元位于主链之中的液晶高分子,它可

7、分为热致和溶致型两类。溶致型主链液晶高分子溶致型主链液晶高分子主链中有刚性结构,它的分子溶解在溶液中达到一定浓度后,高分子主链在溶液中呈有序排列,具有晶体性能。为了使液晶相在溶液中容易形成,溶致型液晶高分子中一般都会有双亲活性结构。在溶液中当液晶分子的浓度达到一定时,双亲性分子可在溶液中形成胶束,形成油包水或水包油的胶束结构。当液晶分子浓度进一步增加时,双亲性分子便可聚集形成排列有序的液晶结构。溶致型主链高分子主链上液晶基元一般含有芳环和杂环结构,可用于制造高强度及高模量的高分子纤维和膜材料。热致型主链液晶高分子

8、热致型液晶高分子的刚性结构即液晶基元在聚合物主链上,这些液晶基元多是芳烃和杂环结构的化合物。热致型液晶是指高分子在熔化成熔融态时分子的刚性链仍保持按一定规律排列。刚性分子热稳定性高,有利于高分子的有序排列,但若刚性太大,则很难使其在低于分解温度下熔化。热致型主链高分子液晶制得的材料制品,最大特点是机械性能好,拉伸强度高,热稳定性好,线性热膨胀系数小,适于制造精度高的制品。