-高分子液晶材料2PPT推荐.pptx

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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。

我们常见的物体具有三种相态，即：

固相、液相和气相。

多数物质在固相时处在结晶态。

在外界条件发生变化时（如压力或温度发生变化），物质可以在三种相态之间进行转换，即发生所谓的相变。

而某些物质的晶体受热熔融，或者在溶剂中溶解过程中，虽然失去了固态的大部分性质，外观呈现液体的流动性质，但是仍然保留一定分子排列的有序性，具有部分晶体性质，这种过渡相态被称为液晶态。

4,2、液晶高分子的分类,5,液晶根据分子量的大小，可以分成小分子液晶和聚合物液晶。

聚合物液晶是通过柔性聚合物链将小分子液晶连接起来构成，可以克服小分子液晶稳定性差，机械强度小的缺点。

高分子化的同时还赋予聚合物液晶以其他重要性质。

聚合物液晶根据其特征刚性结构在聚合物链上所处位置，可以分成主链型液晶和侧链型液晶。

根据液晶形成过程，可以分成熔融型液晶和溶液型液晶。

按照液晶的形成条件分类,采用降温的方法,既将熔融的液体降温，当降温到一定程度后分子的取向有序化，从而获得液晶态,有机分子溶解在溶剂中，使溶液中溶质的浓度增加，溶剂的浓度减小，有机分子的排列有序而获得液晶,熔致液晶,热致液晶,6,根据分子排列的形式和有序性的不同，液晶有,三种结构类型：

近晶型、向列型和胆甾型。

近晶型,7,胆甾型,向列型液晶结构示意图,3、液晶高分子的分子结构和性质,8,高分子液晶的典型结构研究表明，能够形成液晶的物质通常在分子结构中具有刚性部分。

从外形上看，刚性部分通常呈现近似棒状或片状，这样有利于分子有序堆砌。

这是液晶分子在液态下维持某种有序排列作必需的结构因素。

在液晶高分子中这些刚性部分被柔性链以各种方式连接在一起。

在常见的液晶中，这种刚性结构通常由两个苯环，或者脂肪环，或者芳香杂环，通过一个刚性连接部件连接组成，这个刚性连接结构能够阻止两个环的旋转。

构成这个刚性连接部件常见的化学结构包括亚氨基（-C=N-）、反式偶氮基（-N=N-）、氧化偶氮基（-NO=N-）、酯基（-COO-）和反式乙烯基（-C=C）等。

在致晶单元的端部通常还有一个柔软、易弯曲的基团R，这个端基单元是各种极性的或非极性的基团，对形成的液晶具有一定稳定作用，因此也是构成液晶分子不可缺少的结构因素。

常见的R包括R、OR、COOR、CN、OOCR、COR、CH=CHCOOR、Cl、Br、NO2等。

9,内部因素对高分子液晶形态与性能的影响高分子液晶分子中必须含有具有刚性的致晶单元。

刚性结构不仅有利于在固相中形成结晶，而且在转变成液相时也有利于保持晶体的有序度。

分子中刚性部分的规整性越好，越容易使其排列整齐，使得分子间力增大，也更容易生成稳定的液晶相。

10,在热致性高分子液晶中，对相态和性能影响最大的因素是分子构型和分子间力。

分子间力大和分子规整度高虽然有利于液晶形成，但是相转变温度也会因为分子间力的提高而提高，使液晶形成温度提高，不利于液晶的加工和使用。

溶致性高分子液晶由于是在溶液中形成的，因此不存在上述问题。

11,外部因素对高分子液晶形态与性能的影响除了内部因素外，液晶相的形成有赖于外部条件的作用。

外在因素主要包括环境温度和溶剂等。

对热致性高分子液晶来说，最重要的影响因素是温度。

足够高的温度能够给高分子提供足够的热动能，是使相转变过程发生的必要条件。

因此，控制温度是形成高分子液晶和确定晶相结构的主要手段。

除此之外，施加一定电场或磁场力有时对液晶的形成也是必要的。

12,液晶高分子材料与普通的高分子材料相比,有较大的性质差别：

高分子液晶具有低得多的剪切粘度,同时在由各向同性至液晶态的相转变处,其粘度会有一个非常明显的降低;

由于液晶高分子的取向度增加,使得它沿取向方向具有很高的机械强度;

由于结晶程度高,高分子液晶的吸潮率很低，因此由于吸潮率引起的体积变化也非常小;

主链高分子液晶还具有良好的热尺寸稳定性;

（5）热熔型主链高分子液晶的透气性非常低;

（6）它还具有对有机溶剂的良好耐受性和很强的抗水解能力。

13,液晶高分子的性质,3、高分子液晶的特性,14,

（1）取向方向的高拉伸强度和高模量最突出的特点是在外力场中容易发生分子链取向,在取向方向上呈现高拉伸强度和高模量。

如Kevlar（芳纶纤维）的比强度和比模量均达到钢的10倍。

15,

（2）耐热性突出由于高分子液晶的刚性部分大多由芳环构成,其耐性相对比较突出。

如：

Xydar（自增强塑料）的熔点为421,空气中的分解温度达到560,其热变形温度也可达350,明显高于绝大多数塑料。

16,（3）阻燃性优异高分子液晶分子链由大量芳香环所构成,除了含有酰肼键的纤维外,都特别难以燃烧。

Kevlar（芳纶纤维）在火焰中有很好的尺寸稳定性,若在其中添加少量磷等,高分子液晶的阻燃性能更好。

17,（4）电性能和成型加工性优异,18,高分子液晶的绝缘强度高和介电常数低,而且两者都很少随温度的变化而变化,并导热和导电性能低。

由于分子链中柔性部分的存在，其流动性能好,成型压力低,因此可用普通的塑料加工设备来注射或挤出成型,所得成品的尺寸很精确。

四、高分子液晶的表征高分子液晶的表征是一个较为复杂的问题。

结构上细微的差别常常难以明显地区分，因此，经常出现对同一物质得出不同研究结论的现象。

因此经常需要几种方法同时使用，互相参照，才能确定最终的结构。

目前常用于研究和表征高分子液晶的有以下一些手段。

19,X射线衍射法核磁共振光谱法介电松弛谱法热台偏光显微镜法热分析法,20,5.2液晶高分子材料的应用,1.作为高性能工程材料的应用电子应用领域（各种插件、开关、集成电路等）军用器械和航空应用领域（防弹衣、飞机外壳）汽车和机械工业应用领域（发动机内各种零部件、密封元件）光纤通讯应用领域（石英玻璃、光导纤维的被覆材料）其他领域（化工设备和装置）,21,2、作为分子复合材料的应用,22,在色谱分离中的应用在图形显示方面的应用在信息储存方面的应用在温度和化学敏感器制作方面的应用在光导高分子液晶空间光调解器功能液晶高分子膜生物性液晶高分子,