题目 聚乙烯醇基液晶高分子的制备探讨.docx

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题目聚乙烯醇基液晶高分子的制备探讨

题目：

聚乙烯醇基液晶高分子的制备探讨

院（系）材料科学与工程学院

专业高分子材料与工程

届别2011届

学号0714122035

姓名张国祥

指导老师萧聪明教授

华侨大学教务处印制

2011年6月

摘要

根据液晶高分子的结构特点，本文设计并制备了具有液晶性质的聚乙烯醇基的聚合物。

首先，由邻苯二甲酸酐和聚乙二醇合成出含有液晶基元的可降解二酸低聚物，再与聚乙烯醇酯化反应，在聚乙烯醇分子链上进一步引入苯环，制得刚性和柔性链并存的聚乙烯醇基分子链。

利用红外光谱和紫外光谱分析验证了中间产物和最终产物的结构，分别由端基滴定和粘度法测试了分子量，最后还通过DSC、TGA对最终产物进行了热分析。

结果表明，反应都按照预期进行，顺利制得聚乙烯醇基液晶高分子。

关键词：

聚乙烯醇；酯化反应；液晶高分子；制备

Abstract

Inthispaper,polyvinylalcohol-basedliquidcrystalpolymerisdesignedandprepared,accordingtothestructuralpropertyoftheliquidcrystalpolyester.Biogradableacidoligomerthatcontainsliquidcrystallineunitissynthesizedbyesterificationbetweenphthalicanhydrideandpolyethyleneglycol,thenitisallowedtoreactwithPVAtoobtainPVA-basedpolymerwithrigidandflexiblechain.ThestructuresofintermediatesandfinalvalidationoftheproductsarecharacterizedbyFTIRandUVspectra,andtheirmolecularweightsaremeasuredbytheendgrouptitrationtestandviscositymeasuremen.ThermalanalysisofthefinalproductiscarriedoutbythemeansofDSCandTGA.TheresultindicatesthatthereactioniscarriedoutasexpectedandPVA-basedliquidcrystallineissucssecefullyprepared.

Keywords：

Polyvingalcohol;esterification;liquidcrystallinepolymer;synthesis

目录

摘要I

AbstractII

第一章绪论1

1.1聚乙烯醇的概述1

1.2聚乙烯醇一些重要的基本性质2

1.2.1聚乙烯醇水溶液的性质2

1.2.2与水溶性高分子的互溶性3

1.2.3化学性质4

1.2.4生物相容性4

1.2.5成膜性4

1.2.6其它性质5

1.3液晶高分子的简述5

1.3.1液晶和液晶态5

1.3.2液晶高分子的基本结构与合成6

1.3.3液晶高分子的应用7

1.4课题的提出9

第二章合成部分10

2.1实验原料10

2.2实验仪器10

2.3实验步骤10

2.3.1二酸的制备10

2.3.2中间产物二酸与PVA的反应10

第三章中间体及终产物的表征12

3.1分子量的测定12

3.1.1中间产物二酸的羧基滴定12

3.1.2PVA及终产物中未交联样品特性粘度的测定12

3.2红外光谱（FTIR）测试12

3.3紫外光谱（UV）测试14

3.4TGA测定14

3.5DSC测定15

第四章全文结论16

参考文献17

致谢19

第一章绪论

1.1聚乙烯醇的概述

聚乙烯醇（Polyvinylalcohol，简称PVA），最早是由德国化学家W.O.Herrmann

和W.Haehnel博士于1924年首先发现的，是由聚醋酸乙烯酯经碱催化醇解而得的水溶性聚合物，结构式如图1-1所示，白色片状、絮状或粉末状固体，无味。

PVA分子链具有平面锯齿形结构，是一种高结晶性的高聚物[1]。

由于其独特的分子结构，其折叠链的分子结构有转变为伸直链结构的可能，因此具有高强高模的潜力；同时分子链上存在大量的亲水性基团-OH，所以PVA材料具有良好的吸水性和水溶解性，所以对高强高模PVA材料和功能性PVA材料的开发都极大地鼓舞着化学工业领域的科学工作者。

图1-1聚乙烯醉（PVA）的结构

聚乙烯醇的物理性质受化学结构、醇解度、聚合度的影响。

聚乙烯醇的聚合度分为超高聚合度（分子量25-30万）、高聚合度（分子量17-22万）、中聚合度（分子量12-15万）和低聚合度（2.5-3.5万）。

醇解度一般有78%、88%、98%三种。

部分醇解的醇解度通常为87%~89%，完全醇解的醇解度为98%~100%。

常取平均聚合度的千、百位数放在前面，将醇解度的百分数放在后面，如17-88即表聚合度为1700，溶解度为88%。

PVA有良好的耐酸、耐碱、耐干热性能，由于其分子链上含有大量侧基——羟基，因而它具有良好的水溶性。

溶解过程分阶段进行，即：

亲和润湿——溶胀——无限溶胀——溶解，水温越高溶解度越大，但几乎不溶于有机溶剂，而且溶于水后无味、无毒，水溶液呈无色透明状，在较短的时间内能自然分解，对环境只有较小的污染，是比较好的环保产品。

同时PVA还具有良好的成膜性、粘接力和乳化性，有卓越的耐油脂和耐溶剂性能。

因此，聚乙烯醇被广泛地用作粘合剂、造纸用涂饰剂和施胶剂、纺织浆料、陶瓷工业中的暂时性粘合剂、乳液聚合的乳化剂和保护胶体、制备钢的淬火液、化妆品、油田化学品及汽车安全玻璃等[2]。

由于PVA毒性很低，无刺激性，日本和美国等己批准用于医药和食品工业。

近五十年来，由于合成技术的不断提高和价格的不断下降，并且其用途日益广泛，聚乙烯醇的基础研究及应用方面发展的十分迅速。

聚乙烯醇开始是以用作维尼纶纤维原料而著名的，目前的用途己逐渐转变到非纤维方面，特别在欧美等国家，绝大部分聚乙烯醇已用在非纤维方面。

所谓非纤维用途主要是用作纺织工业的浆料;造纸工业中的干酪素代用品；化学工业中的分散剂;各种工业粘合剂、薄膜以及农业中的土壤改良剂等。

在我国，非纤维用途也日益增长。

目前有些产品已被用在特定的场合，起到了重要的作用。

例如涤纶的上浆，印刷涂料纸的加工，以及电影、电视等某些军工产品的生产等方面都应用了聚乙烯醇。

1.2聚乙烯醇一些重要的基本性质

1.2.1聚乙烯醇水溶液的性质

聚乙烯醇水溶液性质主要包括水溶性、粘度、对盐的容忍度、凝胶化作用及粘接力等。

（1）水溶性：

聚乙烯醇的溶解性随其醇解度的高低而有很大差别，醇解度在87％～89％的产品水溶性最好，不管在冷水还是在热水中，它都能很快地溶解，表现出最大的溶解度。

醇解度在89％～90％以上的产品，一般需加热到60—70℃，才能溶解。

醇解度在99％以上的聚乙烯醇只能溶于95℃的热水中。

而醇解度在75％～80％的产品只溶于冷水，不溶于热水。

醇解度小于66％时，由于憎水的乙酰基含量增大，水溶性下降。

直到醇解度到50％以下，聚乙烯醇即不再溶于水。

以上品种的产品，一旦制成水溶液，就不会在冷却时从溶液中再析出来。

主要是因为聚乙烯醇是一种具有大量强亲水性轻基的聚合物，在分子间和分子内的轻基之间存在着很强的氢键，显著阻碍聚乙烯醇在水中的溶解。

另一方面，部分醉解聚乙烯醉的残存醋酸根本来是疏水的，但它可以减弱邻近分子间和分子内的氢键，所以适量残存的醋酸根的存在可以改善聚乙烯醇的水溶性。

但随着醋酸根的增加，溶解热的负值（放热）增大，相分离的临界温度下降，在高温下的溶解度逐渐降低。

表明聚乙烯醇对水的溶解性是复杂的。

（2）粘度：

聚乙烯醇水溶液的粘度随品种、浓度和温度而变化。

随着浓度的提高粘度值急剧上升，而温度的升高使粘度明显下降。

对于不同品种的聚乙烯醇，高醇解度的水溶液粘度随时间延长而变大，直至成凝胶。

一般情况下，变化的速率与溶液浓度成正比，与温度成反比。

适当延长溶解时间或加强搅拌，均能提高溶液的稳定性。

聚合度越高浓度越高，聚乙烯醇水溶液粘度的稳定性就越低。

（3）容忍度及凝胶化作用：

聚乙烯醇水溶液对氢氧化铵、醋酸及大多数无机酸都表现出很高的容忍度。

对盐类，如硝酸钠、氯化铵、氯化钠、氯化锌、碘化钾和硫氰酸钾也都有很高的容忍度。

聚乙烯醇对硼砂特别敏感，即使与少剂量硼砂或硼酸水溶液混合静置，即可失去流动性。

聚乙烯醇水溶液凝胶化所需的硼砂和硼酸的最低用量，随醇解度的下降而降低。

除硼砂、硼酸外，某些铬的化合物。

如铬酸钾、重铬酸盐也会引起聚乙烯水溶液凝胶。

（4）粘接力：

聚乙烯醇对于多孔、亲水表面如纸张、纺织品、木材及皮革表面有很强的溶合力。

它对颜料和其它细小固体颗粒也是有效的粘合剂。

对平滑、不吸水表面，如玻璃、金属，其粘接力随醇解度的提高而降低。

作为粘合剂，通常是利用聚乙烯醇的湿粘性。

1.2.2与水溶性高分子的互溶性

聚乙烯醇和其它水溶性高分子并用，制成混合水溶液使用是常有的。

例如与淀粉，GMC（羧甲基纤维素），丙烯酸酯的部分水解物等并用。

在这些场合，以水作为共同溶剂的两种高分子之间的相平衡和互溶性质，不仅对溶液的稳定性、作业性、而且对生成的薄膜的物性都是一个重要的问题。

对于这种聚乙烯醇与其它的水溶性高分子物的混溶性的研究[3]，最终弄清了在水溶液中的相平衡以及聚合体之间的相互作用，可概括如下：

1、与可溶性淀粉的混溶性

聚乙烯醇与淀粉并用的情况非常多，但并用时尚存在两个问题，这就是混合水溶液达到平衡后的混溶性和达到平衡这一过程的分离速度。

当然，主要还是到达平衡后的混溶性。

当讨论平衡时，有必要预先从现象上了解它的过程，即使不能从本质上防止混合物的分离，如果能使分离迟缓，也能达到使用的目的，故使混合物达到平衡的过程是不能忽视的。

聚乙烯醇和可溶性淀粉的比例、聚乙烯醇的聚合度和醇解度等对分离速度的影响，可以归纳如下:

（1）可溶性淀粉的比例大时，分离速度极快，约一小时达到平衡。

但聚乙烯醇的比例大时，分离速度则非常慢。

（2）混合液的固体浓度接近混溶极限时，分离速度明显变慢，大于此浓度时，那么浓度的影响几乎没有。

（3）聚乙烯醇的聚合度低，也许由于混合液的粘度下降之故，使分离加速。

不过程度有限。

（4）由于聚乙烯醇醇解度的不同，分离速度则大不相同。

随着醇解度的下降，

分离速度急剧下降。

（5）把两种聚合物的粉末混合后加以溶解和分别溶解成水溶液再混合两者，分离速度无差别。

其次关于平衡状态的混溶性，可用不同的聚合度、醇解度的聚乙烯醇和各种不同制法、不同聚合度的可溶性淀粉组成的各种配方，求出分离极限曲线。

2、和其它水溶性高分子物的混溶性

聚丙烯酸酯部分醇解物（甲酯、乙酯）、羧甲基纤维素（GMC）、羟乙基纤维素（HEC）、甲基纤维素（MC）、动物胶、聚乙二醇等和聚乙烯醇的混合规律总结如下：

（1）HEC:

分离速度越快，聚乙烯醇的醇解度越高，混溶性越好。

（2）GMC:

混合比1:

1附近有少许分离，但在其它的混合比时，混溶性非常好，几乎没有分离。

聚乙烯醇的醇解度、GMC的乙醚化度所引起的差别尚未发现。

（3）MC:

分离速度比较快，聚乙烯醇的醇解度越高，混溶性越好。

（4）丙烯酸酯部分水解物:

随着聚乙烯醇醇解度的下降，混溶性显著增加。

醇解度为88%时无分离。

酯基的含碳数越低丙烯酸酯的水解度越高，混溶性越好。

丙烯酸钠即使对完全醇解聚乙烯醇也不分离。

（5）聚乙二醇:

与完全醇解聚乙烯醇完全不互溶，随着聚乙烯醇醇解度的下降而产生互溶性。

（6）和动物胶、酪魭等互溶性极大，不发生外观上的分离，与胶的分离速度快。

1.2.3化学性质

聚乙烯醇是结晶性聚合物，玻璃化转变温度约为85℃，在100℃开始缓缓脱水，180-190℃溶解。

干燥及高温脱水时发生分子内和分子间醚化反应，同时伴有结晶度增加、水溶性下降以及色泽变化。

聚乙烯醇在化学结构上可以看成是在交替相隔碳原子上带有羟基的多元醇，因此可以发生羟基的化学反应，如醚化、酯化和缩醛化等，其与环氧乙烷、丙烯醛、各种饱和醛或不饱和醛反应，大多形成不溶性交联聚合物。

化学交联的PVA凝胶，所用交联剂有戊二醛、乙醛、甲醛等。

在硫酸、乙酸、甲醇等存在条件下进行交联反应。

化学交联的凝胶中易残留交联剂，作为药用辅料时需除尽。

另外，通过电子束或Y射线引发可以制备交联的PVA凝胶，这种凝胶较化学交联凝胶纯净。

1.2.4生物相容性

聚乙烯醇对眼、皮肤无毒、无刺激，是一种安全的外用辅料。

近年来,尤其PVA水凝胶在生物医学工程领域里的应用愈来愈受到人们的重视[4]。

1.2.5成膜性

聚乙醇具有良好的成膜性能。

用10%-30%聚乙烯醇水溶液涂在光洁平板上，待水分蒸发即得优良力学性能的无色透明薄膜，加入甘油、多元醇等增塑剂可进一步改善膜的柔性、韧性及保湿率。

PVA膜有适当的吸湿性和透湿性，而对氧、氮、CO2的透过率极低，在低湿度下对氧的透过率是多种聚合物中最低的一个。

PVA膜有良好的耐油性、耐药品性。

作为一种绿色环保膜材料[5]，该聚乙烯醇膜材料在欧美、日本均得到认可。

目前，国内外主要把生物耗氧量（BOD）及化学耗氧量（COD）作为环保的指标。

日本有关部门对生物降解5天后的聚乙烯醇测定，表明BOD量低十最初BOD总量的1%。

经过生物试验表明，聚乙烯醇既无毒，也不会阻止微生物的生长繁殖，对十废水处理和环境卫生没有影响。

1.2.6其它性质

当然，PVA还有很多其他的性质，比如其水溶液的表面活性，作为薄膜使用时，其在水中的溶胀性，吸湿性，透湿性，机械性能，透气性，抗静电性等个方面都比较重要，在这儿不一一列举。

1.3液晶高分子的简述

液晶高分子[6]是在一定条件下能以液晶相态存在的高分子。

一般认为，物质液晶态是1888年由奥地利植物学家F.Rcinitzcr首先观察到并由德国物理学家O.Lehmann所确定的。

液晶态与晶态的区别在于它部分缺乏或完全没有平移序，而与液态的区别则在于它至少存在一定程度的取向有序性。

根据结构有序性的类型与程度，液晶又有向列相、近晶相、立方相、柱状相，以及它们各自的亚相和手征相（如胆甾相和手性近晶C）等。

液晶相依其生成条件，可分为热致液晶相、溶致液晶相、以及因其它外场（压力、电场、磁场、光照等）作用而诱发产生的其它各种场致液晶相。

高分子量和液晶相序的有机结合使液晶高分子具有一些优异特性。

它可以有很高的强度和模量，或很小的热涨系数，或优秀的电光性质等。

尽管德国化学家D.vorlarIder早在1923年就提出了液晶高分子的科学设想，美国物理学家L.0rIsager和高分子化学家P.J.Flory也分别在1949和1956年发表了能够说明刚性棒状大分子溶液液晶相的液晶高分子理论，液晶高分子只是在二十世纪60年代中期美国E.I.DuPont公司发现聚（4-氨基苯甲酸）液晶溶液可以纺出高强度高模量的纤维后才引起普遍注意。

今天，液晶高分子材料作为化学、物理学、生命科学、材料科学、信息科学和环境科学等多学科交叉的一门边缘学科正在成为一个十分活跃的研究领域，它对当代科学技术的发展，对工业、国防和人民生活的贡献将日益显示出其重要性。

从科学意义上看，液晶高分子兼有液晶态、晶态、非晶态、稀溶液和浓溶液等各种凝聚态，对它的研究将有助于全面了解高分子凝聚态科学。

1.3.1液晶和液晶态

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，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。

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，呈棒状或近似棒状的构象，这样的结构部分称为液晶原或介原，是实现液晶各向异性的重要结构因素。

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。

这样的结构特征常常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，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。

此外，液晶的流动性要求分子结构上必须含有一定的柔性部分，如烷烃链等。

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。

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。

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，分子间相对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，原子和分子有了很大的位移运动和转动运动的自由，分子间相对位置和取向变化非常容易，这就使物质在液态时里现流动性并不保持长程有序性。

当物质在一定条件下，其分子只获得部分的运动自由时，就有可能呈现出流动性而又保持一定的有序性，即表现出液晶行为。

因此形成液晶的条件是：

当晶体熔化时，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）分子应是刚性的，有明显的形状，各向异性，如棒状、碟状等；

（2）分子间应有强的相互作用。

这也是液晶性分子中通常具有芳环、不饱和键和极性基团的缘故。

1.3.2液晶高分子的基本结构与合成[7]

一般说来，液晶高分子含有被称为“液晶基元”的结构成分。

液晶基元具有明显的刚性和有利于取向的外形（如长棒状、香蕉状、盘碟状等）。

根据液晶基元在分子中的位置或分子形状，液晶高分子被分为各种不同类型。

（1）主链型液晶高分子通常被定义为液晶基元位于主链之中的液晶高分子，但周其凤教授认为它或可更好的定义为主链（或主链链段）沿液晶相指向矢择优取向的高分子。

完全以液晶基元刚性成分构成主链的高分子，除聚（4-氨基苯甲酸）、PPTA和聚苯并噻唑等少数能生成溶致液晶外，一般都因不溶不熔而无法生成液晶态。

利用共聚合以降低熔融温度或增大溶解性是设计主链型液晶高分子的基本思路。

（2）侧链型液晶高分子是以液晶基元为侧基刚性成分的液晶高分子。

指导侧链型液晶高分子分子设计的基本模型是H.Finkelmarm,H.Ringsdorf,H.J.Wendorff于1978年共同提出的“柔性链段去偶合模型”。

在主链和液晶基元之间插入柔性链段，能够解除主链和液晶基元的“偶合”，使两者各自独立运动，互不干扰，从而在满足主链无序热运动的同时仍可保证液晶基元采取液晶相的有序排列。

（3）将液晶基元通过其重心或紧靠重心的部位与主链相连接则得到甲壳型液晶高分子（Mesogen-JacketedLiquidCrystalPolymers）。

由于液晶基元与主链紧密相连，且液晶基元的数目、体积和刚性都很大，它们势必迫使主链尽可能伸直以便充分利用主链四周的空间，并在主链周围形成一个由液晶基元构成的“壳”。

从化学结构上看,甲壳型液晶高分子类似腰接型侧链液晶高分子,因此可以通过烯类单体的链式聚合反应获得[8]。

表1-1简单比较了三类液晶高分子的合成与性质。

甲壳型液晶高分子所用单体类型及聚合方法与普通侧链型液晶高分子相似，但在链性质上却更接近于主链型液晶高分子。

表1-1三大类液晶高分子的比较

主链型

侧链型

甲壳型

主要合成方法

缩合聚合

加成聚合

加成聚合

链性质特征

（半）刚性伸直链

柔性链

（半）刚性伸直链

1.3.3液晶高分子的应用[9]

液晶有许多特殊的性能，因而在许多领域得到应用。

其中最常见的是液晶显示技术。

聚合物液晶还有良好的热稳定性，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使其在科学研究和工业生产中获得了广泛应用。

（1）作为高性能工程材料的应用

高分子液晶，特别是热熔型主链液晶具有高模、高强等优异机械性能，因此特别适合于作为高性能工程材料。

在液晶状态下的低强度和长溶解松弛时间，又使其特别容易加工成型。

极低的膨胀率和吸潮率可以满足制作高精密度的部件。

例如高分子液晶作为优异的表面连接材料应用到将电子元器件直接固定到印刷线路板表面，而不必像常见的工艺那样需打孔安装。

由于用于工程方面的高分子液晶其模量可高达60GPa，拉伸强度为700MPa，断裂伸长率低于1.5％。

因此大直径的高分子液晶棒还是替代建筑用钢筋的候选材料；与钢筋相比具合质量轻，柔韧性好，耐腐蚀的优点。

更重要的是它的极低的膨胀率可以大大减小由温度变化产生的内应力。

（2）在图形显示方面的应用

聚合物液晶具有在电场作用下从无序透明态到有序非透明态的转变能力，因此也可以应用到显示器件的制作方面。

它是利用向列型液晶（主要包括侧链高分子液晶）在电场作用下的快速相变反应和表现出的光学特点制成的。

把透明的各向同性液晶前体放在透明电极之间，当施加电压时，受电场作用的液晶前体迅速发生相变，分子发生有序排列成为液晶态（其中常排列成向列型晶相）。

有序排列部分失去透明性而产生与电极形状相同的图像。

根据这一原理可以制成数码显示器、电光学快门、电视屏幕和广告牌等显示器件。

液晶显示器件的最大优点在于耗电极低，可以实现微型化和超薄型化。

（3）在温度和化学敏感器件制作方面的应用

胆甾醇型聚合物液晶具有其外观颜色随温度的变化而变化的特征，因此可以用于温度的测量技术。

0.1℃的温度变化都可以根据液晶的颜色变化来辨别。

因此，可以制作精密的温度计。

利用该性能还可以用于检查精密结构件的无损探伤，因为材料中的裂缝和空隙能够阻碍热传导过程，在材料表面造成温度的细微差别，将胆甾醇型液晶薄膜贴在材料表面，根据其颜色的差别可以探测到内部裂隙的位置和形状。

（4）高分子液晶作为信息储存介质

以热熔型侧链高分子液晶为基材制作信息储存介质已经引起科学家和企业的重视。

利用液晶作为信息存储介质有两种形式：

一种是热感型，利用温度不同时液晶材料液晶态和非液晶态透光性的不同；另一种是光感型，利用光化学反应改变液晶材料的光学性质而存储信息。

（5）高分子液晶作为功能液晶高分子膜

由液晶高分子制成的膜材料具有较强的选择渗透性,可用于气、液相体系组分的分离分析。

如聚碳酸酯（PC）与液晶EBBA制成的复合膜可用于气体分离。

高分子--液晶--冠醚复合膜在紫外（360nm）和可见光（460nm）照射下，钾离子（K+）会发生可逆扩散，因此它可用于人工肾脏和环境保护工程。

（6）液晶高分子的生物性

生物性细胞膜中的磷脂可形成溶致型液晶；构成生命的基础物质DNA和RNA属于生物性胆甾液晶,它们的螺旋结构表现为生物分子构造中的共同特征；植物中起光合作用的叶绿素也表现液晶的特性。