液晶高分子课件

液晶高分子组员液晶高分子的定义液晶是一些化合物所具有的介于固态晶体的三维有序和无规液态之间的一种中间相态,又称介晶相

是一种取向有序流体,既具有液体的易流动性,又有晶体的双折射等各向异性的特征。

液晶高分子则是在一定条件下能以液晶形态存在的高分子。液晶高分子的发展史LCP的飞速发展时期高性能的热致LCP的大量涌现与广泛研究是七十年代LCP飞速发展的标志，在此LCP飞速发展的时期，人们进一步丰富和发展了LCP的内容，奠定了LCP的理论与工业化基础，致使近年来的LCP研究与开发更加蒸蒸日上。LCP的工业化与深入研究时期80年代以来，LCP进入蓬勃发展时期。1972年，DuPont公司实现了Kevlar工业化生产1981年，Carbide公司实现了液晶沥青碳纤维的工业化生产1984年，Dartco公司投产量热Xydar自增强塑料1985年，Celanese公司推出了易加工的Vectra系列产品1986年，Eastman和住友化学公司等相继开发了低成本的X7G和EkonolLCPLCP在复合材料、功能材料和电光材料的开发，疾病诊断与治疗及生命科学的研究方面也取得了重大进展。LCP材料的工业化与广泛应用正在引起传统材料工业的革命。液晶高分子的分类1.按液晶的形成条件，可分为溶致性液晶、热致性液晶、压致型液晶、流致型液晶等等。2.按致晶单元与高分子的连接方式，可分为主链型液晶和侧链型液晶。主链型液晶和侧链型液晶中根据致晶单元的连接方式不同又有许多种类型。液晶高分子的结构致晶单元+高分子链主链型液晶大多数为高强度、高模量材料侧链型液晶大多数为功能性材料液晶高分子的制备方法主链高分子液晶的问题

熔融温度过高，溶解性较解决方法(分子设计)（1）共聚（降低分子间作用力；降低规整度）（2）在聚合物刚性连中引入柔性段（3）聚合单体之间进行非线性连接基本思路：利用共聚的方法降低熔融温度或增加溶解性（1）共聚（2）在聚合物刚性连中引入柔性段

原理：增加分子链的热运动能力从而降低聚合物的熔点A、采用多环芳烃替代苯以增大单体的横向尺寸B、在苯环的侧面引入大取代基下面以主链型溶致性高分子液晶的合成为例

主链型溶致性高分子液晶的合成

主链型溶致性高分子液晶主要有以下几类：

（1）芳香族聚酰胺（2）聚酰胺酰阱（3）聚苯并噻唑（4）纤维素类主链型溶致性高分子液晶主要应用在高强度、高模量纤维和薄膜的制备方面（1）芳香族聚酰胺

这类高分子液晶是最早开发成功并付诸于应用的一类高分子液晶材料，有较多品种，其中最重要的是聚对苯酰胺（PBA）和聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA）。

2）聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA）的合成。

PPTA是以六甲基磷酰胺（HTP）和N——甲基吡咯烷酮(NMP)混合液为溶剂，对苯二甲酰氯和对苯二胺为单体进行低温溶液缩聚而成。

（2）芳香族聚酰胺酰肼

芳香族聚酰胺酰肼是由美国孟山(Monsanto)公司于上一世纪70年代初开发成功的。典型代表PABH(对氨基苯甲酰肼与对苯二甲酰氯的缩聚物)，可用于制备高强度高模量的纤维。

（3）聚苯并噻唑类和聚苯并噁唑类

这是一类杂环高分子液晶，分子结构为杂环连接的刚性链，具有特别高的模量。代表物如聚双苯并噻唑苯（PBT）和聚苯并噁唑苯（PBO），用它们制成的纤维，模量高达760～2650MPa。

高分子液晶的应用领域液晶高分子由于其区别于其他高分子材料的流变性能、各向异性以及良好的热稳定性、优异的介电、光学和机械性能，以及它的抗化学试剂能力、低燃烧性和极好的尺寸稳定性，在诸多领域日益受到重视，获得了越来越广泛的应用。

1.液晶显示器

液晶显示技术，是应用向列型液晶的灵敏的电响应特性和优秀的光学特性。把透明的向列型液晶薄膜夹在两块导电的玻璃板之间，在施加适当电压的点上变得不透明，因此当电压以某种图形的形式加到液晶薄膜上就产生了图像。液晶显示器件最大的优点在于耗电低，可以实现微型化和超薄化。与小分子液晶材料相比，液晶高分子在图形显示方面的应用前景在于利用其优点开发大面积、平面、超薄型、直接沉积在控制电极表面的显示器，具有相当大的优势。2.高强高模材料

高强高模材料包括主链型溶致和热致LCP两大类。溶致LCP材料制造纤维和薄膜，主要是聚芳酰胺如PPTA和杂环高分子如PBZT和PBO。热致LCP制造模塑制品、纤维、薄膜、涂料、粘合剂，芳香共聚酯为主，此外还有聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯酰胺等。

热致LCP应用领域：（1）电子电器领域。（2）军用器械和航空航天领域。（3）汽车和机械工业领域。（4）光纤通讯领域。（5）化工设备和装置。LCP特别是热致性主链液晶具有高模高强等优异的机械性能，因此特别适用于高性能工程材料。比如作为优异的表面链接材料将电子元器件直接固定到印刷线路板表面。3.液晶高分子复合材料液晶高分子复合材料是以热致性液晶聚合物为增强剂，将其通过适当的方法分散于基体聚合物中，就地形成微纤结构，达到增强基体力学性能的目的。常用来作为增强材料的液晶聚合物有PET/PHB、Veetra、Xylar、

全芳聚酯等。

液晶高分子形成微纤结构以及与基体材料良好的界面粘结性对复合材料的增强效果至关重要。

4.光记录存储材料

液晶高分子可以利用其热，光效应来实现光存储。首先将存储介质制成透光的液晶态晶体，这时测试的光完全透过，证明没有信息记录；当用一束激光照射存储介质时，局部温度升高而使液晶高分子熔融成各向同性熔体，分子失去有序性：激光消失后，液晶高分子凝结成不透光的固体，信号被记录下来。此时如果再照射测试光，将仅有部分光透过，记录的信息在室温下永久保存。这同光盘相比，其对信息的存储依靠记忆材料内部的特性变化使得液晶高分子存储材料的可靠性更高，而且不用担心灰尘和表面的划伤对存储数据的影响，更适合于重要数据的长期保存。6.液晶高分子分离材料

液晶固定相是色谱研究人员重点开发的固定相之一，采用硅烷作为骨架的侧链高分子液晶可以单独作为固定相使用，小分子液晶的高分子化克服了在高温使用条件下小分子液晶的流失现象。高分子液晶作为色谱固定相需要解决的问题包括降低聚合物的玻璃化温度和扩宽液晶态的温度范围等内容。手性液晶的引入对光学异构体的分离提供了一种很好的分离工具。高分子液晶的发展趋势1.扩大生产规模，开发廉价的单体来生产LCP，以降低树脂的生产成本和销售价格。2.通过共聚改性，如在大分子链中引入弯折结构和不对称结构，开发出综合性能更好的LCP树脂。3.为了进一步提高LCP的性能，采用增强、填充改性，不但可以抑制LCP的各向异性的缺点，提高高温下的强度，还能够赋予其某些特殊功能，扩展应用领域，从而降低成本，提高市场竞争能力。4.LCP与特种工程塑料进行共混改性，能够改善难加工工程塑料的成型加工性能、减少热塑性塑料的线膨胀系数、进而