高分子液晶111

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1、高分子液晶物质的液晶态物质通常分为气态、液态和固态三态。它们在一定条件下可以相互转化。自然界的固体多为晶态。在晶态下，原子或分子紧密排列成晶格，其物理性质多为各向异性，有固定熔点，晶面间夹角相等。晶体熔化时由于晶格解体，出现流动性，此时的液体不再具有规则外形和各向异性特征。一些物质的结晶结构熔融或溶解之后虽然变为了具有流动性的液态物质，但结构上仍保存一维或二维有序排列，在物理性质上呈现各向异性，形成兼有部分晶体和液体性质的过渡状态，称为液晶态，而这种状态下的物质称为液晶。研究表明,形成液晶的物质通常具有刚性的分子

2、结构,分子的长度和宽度比很大，呈棒状或近似棒状结构，还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。此外，液晶的流动性要求分子结构上必须含有一定柔性部分。如4,4’-二甲氧基氧化偶氮苯：液晶高分子的分类液晶高分子分类方法有三种。从液晶基元在分子中所处的位置可分为主链型和侧链型两类。从应用的角度可分为热致型和溶致型两类,这两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。

3、从液晶高分子在空间排列的有序性不同,液晶高分又有近晶型、向列型、胆甾型三种不同的结构类型。主链型液晶高分子主链型液晶高分子是刚性介原位于主链之中的液晶高分子,它可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,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

4、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。热致型主链液晶高分子热致型主链液晶高分子的刚性结构即介原在聚合物主链上,这些液晶基元多是芳烃和杂环结构的化合物。刚性分子热稳定性高,有利于高分子的有序排列。热致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，呈各向异性，具晶体结构。侧链型液晶高分子侧链型液晶高分子是刚性液晶基元位于大分子侧链的高分子。液晶基元基本上保持其在小分子时作为液晶基元的尺寸,主链结构的变化对其影响较小。MLCP的合成已知的MLCP有很多種類，如polyes

5、ter、polyesteramide、polyamide、polycarbonate與polythiol等。由於目前商業化的產品以聚酯類居多，因此，本節僅討論聚酯類液晶高分子的合成。聚酯的形成都是透過縮合反應(condensation)而來的。液晶高分子與一般聚酯不同之處在於所使用的單體含堅硬的芳香族環。由於MLCP很難找到適當的溶劑而且熔點甚高，所以，聚合的難度較高。通常都採用兩段式的熔融聚合方法；就是先以溶液聚合或熔融聚合的方式製成寡聚物，然後去除溶劑與單體；進而在略低於寡聚物的熔點下加入金屬鹽類觸媒，於高真

6、空下進一步聚合成高分子量的聚合物。另一種方法是低溫界面聚合法(Interfacialpolymerization)。這方法是用芳香族二元醇及芳香族二元酸的氯化物在水相與有機相的界面進行聚合反應；這種反應通常須加入相轉移催化劑(phasetransfercatalyst)，所使用的以第4級銨鹽或sulfonium居多。商業化的大量生產多採用第一種方法，而後者僅在實驗室使用。而前者也因為要達到較高的反應速率與分子量，而先將醇類以酸酐酯化後，再進行聚合.其反應式如下除了使用二元酸與二元醇外，含酸醇基的芳香族化合物也可以

7、是MLCP的單體，如para-hydroxybenzoicacid，PHB就是很多MLCP的主要原料。在實際的應用上，只使用芳香族的酸醇或酸胺的化合物所聚合出來的高分子是沒有多大的商業價值，因為這樣的產物的融點太高且不容易找到適當的溶劑，因而在加工上產生了很大的問題。所以，商業化的MLCP都是PHB與其它單體的共聚合物。藉著各種共聚合的單體與不同的加料比例，可以保留液晶的性質又具有良好的加工性。表1裏面呈列了大多數的芳香族MLCP所使用的單體原料，這些原料中包括了不同結構的二元醇、二元酸與醇酸；不同的化學結構的單

8、體會產生不同物理性質。為了得到所需的性質，可以就這些原料以適當的比例共聚合。介相元與液晶性質之關係對MLCP而言,有許多不同的結構因素，包括介相元的極性，平面特性，剛硬度及本身的長徑比均會影響到這些高分子液晶相的性質。這些因素很難有一絕對性的定性法則。底下就介相元中聯結基，官能基群及環基的改變對相轉移的影響作一些討論。介相元效應的比較1.介相元的長度及長徑比的影響：基本上