11液晶高分子1

专利，1972年商业化生产。
HO
COOH +
HO
OH
+
HOOC
COOH
O O C n O O m
O C
O C p
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主链型液晶高分子
（2）引入刚性扭曲成分 日本住友化学公司从美国Carborudum公司引进技术，并在反应物 中加入间苯二甲酸，形成了自己的一些特点，1986年开始生产以 Ekonol为牌号的LCP产品。
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主链型液晶高分子
（5） 引入取代基
Cl O Cl O O C O C m Cl O Cl O O C O C n
O O O C
O C n
Dupont是热致液晶高分子领域的
后起之秀，1988年推出自己的产品
后来将Eastman公司的Titan系列 并入，使得Dupont公司的LCP产
品更加完备。
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George Heilmeier
（1936-2014）
液晶高分子材料（LCP）
1973年，格雷教授（英国哈尔 大学）发现了稳定的联苯系液
晶材料。
1973年，SHARP公司成功发明 第一台液晶显示电子计算器。 1988年，SHARP公司成功研制 14英寸彩色液晶显示器，开创
了LCD新时代。
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PABH的分子链中的N-N键易于内旋转，因此，分子链的柔性大于PPTA。 它在溶液中并不呈现液晶性，但在高剪切速率下（如高速纺丝）则转变为 液晶态，因此应属于流致性高分子液晶。 适用于作抗冲击性材料（如飞机制动装置、安全带和弹道保护装置等）、 复合材料及轮胎帘子线等。
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主链型液晶高分子
（3）聚苯并噁唑（PBO）
芳香酰胺液晶高分子，其中Kevlar 于1972年生产。
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主链型液晶高分子
三. 液晶高分子的分类
1. 按照液晶的形成条件不同：
热致液晶：依靠温度的变化，在某一温度范围形成的液晶态物质。 溶致液晶：依靠溶剂的溶解分散，在一定浓度范围内形成的液晶
态物质。
场致液晶：在外力场（压力、流动场、电场、磁场和光场等）作 用下形成的液晶。例如聚乙烯在某一压力下可出现液晶态，是一
Otto Lehmann （1855-1922）
现在人们公认Reinitzer和Lehmann 两位科学家是液晶科学的创始人。
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液晶高分子材料（LCP）
上世纪60年代，美国Fergason根据胆
甾型液晶的颜色变化设计了测定物体表 面温度的产品。
1963年，RCA公司的海尔迈耶及其他
研究人员发现一些液晶材料具有特殊的 光电效应。 1968年，RCA公司利用液晶的这种性 质发明了显示装置，这就是液晶显示屏 （Liquid Crystal Display）的开端。 但很不稳定，作为商业利用，尚存在许 多问题。
用途：
飞机、导弹、火箭上的复合材料； 防弹衣、赛马服、赛车服； 高性能绳索；高性能支撑材料； 体育用品（网球、羽毛球拍等）。
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主链型液晶高分子
（2）芳族聚酰胺酰肼
芳族聚酰胺酰肼是由美国孟山都(Monsanto)公司于上一世纪70年代初开发 成功的。典型代表如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。
质的流动性（各向同性），但仍然保留着晶态
物质分子的有序排列（各向异性），是一种兼 有晶体和液体性质的中间相态。
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主链型液晶高分子
二．液晶、液晶高分子的发现
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液晶现象。
在145℃时，转变为有光彩的混浊液体（各向异性）， 加热至179℃时，转变为透明的的液体（各向同性）。
再次出现，但是很快消失，接着样品形成白色结晶状的固体。]
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主链型液晶高分子
1889年，雷曼使用他亲自设计，在
当时最新式的附有加热装置的偏光显微 镜对这种化合物进行了观察。发现白而
浑浊的液体外观上虽然属于液体，但却
显示出各向异性晶体特有的双折射性。 于是莱曼将其命名为“液态晶体”，这 就是“液晶”名称的由来。
《功能高分子材料》课程
主链型液晶高分子
液晶高分子
一．液晶基本概念
液体：物理、化学等方面的性质不因方向的不同而有所 变化（各向同性）。 晶体：沿晶格的不同方向，原子排列的周期性和疏密程 度不尽相同，由此导致晶体在不同方向的物理、化学特 性也不同（各向异性）。
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主链型液晶高分子
液 态 晶 体
液晶：受热熔融或被溶解后，外观具有液态物
种压致型液晶。聚对苯二甲酰对氨基苯甲酰肼在施加流动场后可
呈现液晶态，因此属于流致型液晶。
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主链型液晶高分子
2. 根据分子排列的形式和有序性的不同:
近晶型
向列型
胆甾型
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主链型液晶高分子
3. 按液晶单元在高分子链中的位置 液晶基元：液晶分子中的刚性和有利于取向的结构。
主链型液晶：
侧链型液晶：
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1. 溶致液晶高分子
（1）聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA） 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。
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主链型液晶高分子
结构和性能特点：
刚性的苯环，强极性的酰胺键，结构对称，排列规整。
高比强度，比模量（是钢铁5倍），耐高温（250℃以下长 期使用）。
HO
COOH + HO
OH +
HOOC
COOH +
HOOC
COOH
O O C n O O m
O C
O C p
O C
O C q
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主链型液晶高分子
（3） 刚性主链中引入侧步结构
HO HO COOH + COOH
O O O C n O C m
赫斯特-塞拉尼斯公司开发，1985年开始生产，商品名为Vectra。 后来，Hoechst-Celanese旗下的工程聚合物部门成立泰科纳公 司，承继了这一品牌，并成为全球最大的LCP生产商。
聚苯并噻唑的制备路线：
HO H2N
NH2 + ClOC OH COCl
O N
N O n
来自百度文库
比强度和比模量超过Kevlar纤维，耐热、耐冲击、耐磨，氧指数68， 不燃烧，直径1 mm的PBO纤维可提起450 Kg的物体。
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主链型液晶高分子
2. 热致液晶高分子
（1）引入异种刚性结构
美国Carborudum（卡布伦敦）公司的Economy J等人发明， 利用对羟基苯甲酸、对苯二酚和对苯二甲酸共聚，1970年申请
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主链型液晶高分子
Vectra纤维性能：
高比强度、高比模量；耐蠕变；耐湿热；耐磨耗；耐酸碱；极低的吸湿 率；且还具有其它高性能纤维所没有的振动衰减特性。 在耐水性、耐酸碱性、耐磨耗性能方面优于Kevlar纤维。
Vectra纤维用途：
增强材料，作为塑料、橡胶、水泥等的增强材料，也可作光纤、通信电 缆、特 种电线以及发热毯中发热线等的增强材料。 防护材料，织物可用作防护罩、防护服、安全帽、安全板、耐切割手套 等。 渔网、缆索，特别适合作渔网，龙其适合作海洋捕捞渔网和贝类养殖场 用的围网，使用寿命极长。另外Vectra纤维作缆索，可代替钢丝缆索。 耐高温、耐酸耐碱的工业滤布。 新一代的休育运动用品，例如可作网球板、高尔夫球杆、雪撬等。
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主链型液晶高分子
1888年3月14日莱尼茨尔 提笔写信给德国物理学家雷曼 (Lehmann)，这封书信开启了 往后一百多年液晶发展的序曲。 每一本液晶教科书都会提到这封信，感谢上帝，这一切环 环相扣没出半点差错，雷曼顺利收到信件，否则文明的时 钟还要向后拨慢好几圈。
[……温度下降，样本显现蓝紫色，随即一闪即逝，紧跟着实验样品 呈现牛奶般的混浊，但是还是流体状态，当温度继续下降，蓝紫色
主链型液晶高分子
四. 主链型液晶高分子
1. 溶致液晶高分子
（1）聚对苯酰胺（ PBA ） 第一个溶致液晶高分子，20世纪60年代杜邦公司Kwolek首先制得。
PBA属于向列型液晶。用它纺成的纤维称为B纤维，具有很高的强度，可 用作轮胎帘子线等。在我国称为芳纶14。
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主链型液晶高分子
四. 主链型液晶高分子
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主链型液晶高分子
1937年Bawden（英国植物生理学家）在研究烟草花叶 病病毒时，发现其悬浮液具有液晶的特性。这是人们第 一次发现生物高分子的液晶特性， 1950年，Elliott与Ambrose第一次合成了高分子液晶， 溶致型液晶的研究工作至此展开。
50到70年代，Dupont公司先后推出了PBA、Kevlar等