景旭东高分子液晶1PowerPoint-97-2003-幻灯片

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1、高分子液晶材料主讲人：景旭东指导老师：尹国强本章提纲第一节引言第二节液晶态和液晶高分子2.1物质的液晶态2.2高分子液晶的形成条件和结构特征第三节高分子液晶的合成3.1高分子液晶的合成3.2高分子液晶的表征第四节高分子液晶的应用3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，即发生所谓的相变。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。1.1液晶的基本概念物质在自然界中通常以固态、液态和气态形式存在，即三相态。4主要特征:其聚集状态在一

2、定程度上既类似于晶体，分子呈有序排列；又类似于液体，有一定的流动性。而某些物质受热熔融或被溶解，外观呈液态物质的流动仍然保留着晶态物质分子的有序排列，各向异性;兼有晶体和液体部分性质的过渡中间相态——液晶态;处于这种状态下的物质——液晶liquidcrystals。1.1液晶的基本概念液晶现象是1888年奥地利植物学家莱尼茨尔（F.Reinitzer）在研究胆甾醇苯甲酯时首先观察到的现象。他发现，当该化合物被加热时，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

3、系又进一步转变为透明的各向同性的液体。1.2液晶的发现研究发现，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”、“结晶的液体”。1889年，德国科学家将处于这种状态的物质命名为“液晶”（liquidcrystals，LC）。研究表明，液晶是介于晶态和液态之间的一种热力学稳定的相态，它既具有晶态的各向异性，又具有液态的流动性。1.2液晶的发现小分子液晶的这种神奇状态，引起了人们的浓厚兴趣。现已发现许多物质具有液晶特性（主要是一些有机化合物）。形成液晶的物质通常具有刚性的分子结构。导致液晶

4、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。同时，还须具有在液态下维持分子的某种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。1.2液晶的发现而某些物质的受热熔融或被溶解后，虽然失去了固态物质的大部分特性，外观呈液态物质的流动性，但可能仍然保留着晶态物质分子的有序排列，从而在物理性质上表现为各向异性，形成一种兼有晶体和液体部分性质的过渡中间相态，这种中间相态被称为液晶态，处于这种状态下的物质称为液晶（liquidcrystals）。其主要

5、特征是其聚集状态在一定程度上既类似于晶体，分子呈有序排列；又类似于液体，有一定的流动性。1.2液晶的发现第二节液晶态和液晶高分子2.1物质的液晶态2.1.1液晶的结构特征一些物质的结晶结构受热熔融或被溶剂溶解之后，表观上虽然失去了固体物质的刚性，变成了具有流动性的液体物质，但结构上仍然保持着一维或二维的有序排列，呈现为有序的流动相，从而在物理性质上呈现出各向异性，形成一种兼有部分晶体和液体性质的过渡状态。我们就把这种中介状态称为液晶态，处在这种状态下的物质称为液晶。只有进一步升高温度到一定值时，才会发生液晶相向各向同性相的转变。

6、2.1.1液晶的结构特征研究表明，形成液晶的物质通常具有刚性的分子结构，分子的长度和宽度的比例R>>1，呈棒状，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．这样的结构特征常常是与分子中含有对位苯撑、强极性基团和高度可极化基团或氢键相联系着．因为苯环上的电子云的极化率很大，极化结果又总是相吸引的，导致苯环平面间的叠层效应，从而稳定介原间的有序排列。2.1.1液晶的结构特征此外，液晶的流动性要求分子结构必须含有一定的柔性部分，如烃链等。小分子液晶几乎无一例外地含有这类结构的“尾巴”，如4,4-二甲氧基氧化偶氮苯。2.1

7、.1液晶的结构特征此化合物的熔点为116℃。加热熔融时，最初形成浑浊的液体，流动性与水相近，但又具有光学双折射。当温度继续升高到134℃时，才变为各向同性的透明液体。后面的这个过程也是热力学一级转变过程，相应的转变温度称为清晰点。从熔点到清晰点之间的温度范围内，物质为各向异性的熔体，形成液晶。2.1.1液晶的结构特征当物质处于晶态时，其分子和原子只能在晶格位置上作微小的振动，包括位移和转动，分子间位置和取向变化受到限制，因而保持了结构的长程有序性。在液态时，由于温度升高，分子和原子有了很大的位移运动和转动运动的自由。分子间相对位

8、置和取向变化非常容易，这就使物质在液态时呈现流动性而又保持一定的有序性，即表现出液晶行为。2.1.1液晶的结构特征因此形成液晶的条件是：当晶体融化时，分子获得各种位移或转动自由所需的条件（温度、压力等）有很大的差别。满足这种条件的分子的结构特点是：1.分子应是刚