第五章高分子液晶材料
第五章--高分子液晶材料
最重要的应用是制备：
A、各种特殊性能高分子膜材料(可用于生物活性
混合物的分离纯化，如生物膜)
B、胶囊(可用于药物的控制释放，如脂子体即微胶 囊通过对药物的定点释放和缓释作用 可以增加药效及其持续时间)。
二、溶致型主链高分子液晶
溶致型主链高分子液晶的结构
溶致型主链高分子液晶分子一般不具有两亲结
构，在溶液中也不形成胶束结构。
二、高分子液晶的分子结构与性质 1、高分子液晶的典型结构
高分子液晶的结构是,由通常呈现近似棒状或片
状的刚性部分和连接刚性部分之间的柔性链组成。
刚性部分通常呈现近似棒状或片状，这是液晶
分子在液态下维持某种有序排列所必须的结构因素。
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[x]连接组成(如
在层内分子可以沿着层面相对运动，保持其流 动性；这类液晶具有二维有序性。由于层与层之间 允许有滑动发生，因此这种液晶在其粘度性质上仍
存在着各向异性。
根据晶型的细微差别，又可以分成 SA、SB、SC、 SD、SE、SF、SG、SH、SI 等 9个小类。
③、胆甾醇型液晶
由于这类液晶，许多是胆甾醇的衍生物，所
用会有所削弱。间隔体长度对聚合物液晶的相转变
温度也有明显影响(表5-8)。
(表5-8)。
连接方式：
间隔体与聚合物骨架的连接，经常通过酯键、
C-C键、醚键、酰胺键实现；而间隔体与刚性部分
的连接，则通过酯键、C-C键、醚键、酰胺键和碳
酸酯键实现。 连接方式不同会对液晶的稳定性产生影响。
③、刚性体(mesogen)
置和连接次序，分为主链型高分子液晶(刚性部分
处于主链上)和侧链型高分子液晶(刚性部分连接
新型高分子材料第五章——智能高分子材料
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（2）形状记忆高分子材料
形状记忆高分子（Shape Memory Polymer,SMP ）是指具 有初始形状的制品，在一定的条件下改变其初始形状并固定 后，通过外界条件（如热、光、电、化学感应）等的刺激， 又可恢复其初始形状的高分子材料。
医疗器材-固定创伤部位的器材
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记忆起始态
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5.2.2.2 PH敏感性凝胶
PH敏感性凝胶是其体积能随环境的PH值的变化而变化的高分子 凝胶。这类凝胶通过交联形成大分子网络。网络中具有可解离的基 团，如弱酸性基团和碱性基团。其网络结构和电荷密度随pH的变化 而变化，并对凝胶网络的渗透压产生 影响，导致凝胶的体积发生不连续变
化。也就是说，当PH值发生变化时， 水凝胶体积随之变化。
智能材料具备下列智能特性：
(1)具有感知功能，可探测并识别外界（或内部）的刺激强度，
如应力、应变、热、光、电、磁、化学、辐射等； (2)具有信息传输功能，以设定的优化方式选择和控制响应； (3)具有对环境变化作出响应及执行的功能； (4)反应灵敏、恰当；
(5)外部刺激条件消除后能迅速回复到原始状态。
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聚氨酯 异氰酸酯、多元醇和链增长剂聚合而成。 固定相为部分结晶相，可逆相为在Tg发生玻璃态 与橡胶态可逆变化的聚氨酯软段。形状恢复温度为-
30～70℃，选择适宜的原料种类和配比就可以调节Tg。 目前已制得Tg分别为25℃、35℃、45℃和55℃的形状 记忆聚氨酯材料。
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（3）智能织物
原因是自由离子定向移动会造成凝胶内外离子浓度不均，产生渗透压变化引起 凝胶变形。再一个原因是自由离子定向移动会造成凝胶内不同部位pH值不同，从 而影响凝胶中聚电解质电离状态，使凝胶结构发生变化，造成凝胶形变。 Page 31
《第五章第三节功能高分子材料》教学设计
专题一为课堂教学注入新的生命力---淡如何面对和认识新课程南京金陵中学李惠娟们常常会看到这样两种截然不同的景象，如右图所示。
其实，作为老师谁不希望自己的课堂精彩受欢迎？然而现实中不少老师发出这样的感慨和困惑：比起以往，现在的学生（尤其城市）对学习的热情越来越缺乏，对人间的真情越来越淡漠，……传统的教育似乎越来越乏力，老师的工作越来越辛苦，身心越来越疲惫，成就感却越来越缥缈……究竟我们的教育出了什么问题？让辛苦的老师得不到鼓励；让认真的学生无法获得肯定；让学以致用的梦想无法落实！如果老师课堂上只是把一个个有理智、有情感的鲜活学生看成是一只只吞咽僵化知识的“饲料鸡”，学习的内容和过程抽离实际的生活情境，他们自然会对学习觉得无聊，对未来感到茫然，这样的教育终究是失败和悲哀的。
也许我们每个老师的脑际时隐时现地会思考这样一些问题：问题1：“学习是什么？学习如何发生？以及如何使用知识？”问题2：作为老师的我，今天的教育或教学，想给学生最关键、最宝贵的是什么？问题3：怎样才能把老师的辛勤付出、美好期待与学生的现在渴求、未来发展紧密相连？……其实细细品味，这不是与新课程倡导的三维目标不谋而合吗？所以，我相信绝大多数老师的内心深处对新课程的是持赞同和欢迎态度的。
也许新课程的美好理念与面临的残酷现实似乎存在难以调和的矛盾，“高考考什么，老师教什么，学生学什么！”在现实中这样的教育现象并不少见，也许这是许多老师面对现实无奈的选择。
不少老师进行新课改时顾虑重重，其中一点就是认为注重过程、方法的培养势必会影响学生知识技能的操练，因为高中三年的时间是个定量，只要会做题、考高分，现在社会就是这样评价你！我一直倍感中学老师重任在肩，不仅要为他们眼前高考的现实渴求着想，更要为他们的未来发展负责！也许小学还稚嫩，大学已成型，中学时代学生正处于身体发育、性格形成、思维养成最关键的阶段。
中学对一个人的一生影响是非同寻常的！中学老师的人品修养、气质内涵、学识爱好、生活态度等都给学生潜移默化的影响，尤其是求知的欲望、方法、过程和对事物、问题的态度、观念和思维方式等给学生的后续学习及工作影响更是巨大的！例如新教材创设了多种栏目，引入了不少大学内容或学科前沿知识，怎么教？高考考不考？这些问题常让许多老师感到困惑和茫然。
液晶高分子材料ppt课件
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22
• 示差扫描量热法(DSC法)
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23
• DSC法用途之一是为液晶高分子材料提供 相转变温度数据。
• DSC法用途之二是根据曲线图上各转变点 的热熔值可判断液晶的类型。近晶相的有 序性最高，故热焓值最高，约为6．3— 21kJ／mol。向列相液晶的热焓值较低，约 为13—3．6 kJ／mol。胆甾相液晶的层片 内结构类似于向列相，放其热焓值也与向 列相液晶的相似。
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39
• 此外,LCP 具有高抗冲性和抗弯模量,蠕变性 能很低,其致密的结构使其在很宽的温度范 围内不溶于一般的有机溶剂和酸碱,具有突 出的耐化学腐蚀性。当然,LCP 尚存在制品 的机械性能各向异性、接缝强度低、价格 相对较高等缺点,这些都有待于进一步的改 进。
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12
• 大多数热致液晶和刚棒状溶致液晶，按其 液晶相态有序性的不同可分为向列相、近 晶相和胆甾相三类
• (1)向列相 大多数液晶是棒状分子。在向列 相中，棒状分子彼此平行排列，仅具有一 维有序，沿指向矢方向的取向有序，但分 子的重心排布无序，在这三类液晶中仅向 列相没有平移有序，它的有序度最低，粘 度也小。
序；与普通低分子液晶化合物相比，液晶
高分子又具有高分子化合物的结构和功能
特性，如具有高分子量等。高分子化合物
的功能特性和液晶相序的有机结合赋予了
液晶高分子以鲜明的个性和特色，以高强
度、高模量、低热膨胀率、耐辐射和化学
药品腐蚀等优异性能开辟了特种高分子材
料的新领域。在机械、电子、航空航天等
领域的应用已崭露头角,目前正向生命科学、
液晶高分子材料
第五章第2节高分子材料第2课时 课件 2021-2022学年高二化学人教版（2019）选择性必修3
B.CH2==CH—COOH
C.CH3—CH(OH)—COOH D.H2N—CH2—COOH
随堂巩固
3.X是一种性能优异的高分子材料，其结构简式为
，
已被广泛应用于声、热、光的传感等方面，它是由HC≡CH、(CN)2、CH3COOH三种 单体通过适宜的反应形成的。由X的结构简式分析合成过程中发生反应的类型有
很难溶解，但往往有一定程 度的胀大
性能
具有热塑性，无固定熔点
具有热固性，受热不熔化
强度大、绝缘性好、有可塑 特性 强度大、可拉丝、吹薄膜、绝缘性好
性
常见 物质
聚乙烯、聚氯乙烯、天然橡胶
酚醛树脂、硫化橡胶
小结
随堂巩固
1.手术缝合线、人造器官等人体用的功能高分子要求无毒且与人体有较好的相容性。
根据有关化合物的性质及生物学知识可知，下列高分子不宜用作手术缝合线或人造
②合成新的带有强亲水基团的高分子。
如CH2==CH—COONa —一交—定联—条—剂件→
聚丙烯酸钠(网状结构)
学习任务三：高吸水性树脂
3.性能： 不溶于水，也不溶于有机溶剂，与水接触后在很短的 时间内溶胀，可吸收其本身质量的数百倍甚至上千倍 的水，同时保水能力要强，还能耐一定的挤压作用。
《时代周刊》评出20世纪最伟 大的100项发明，其中“尿不 湿”榜上有名
器官材料的是 A.聚乳酸
B.聚氨酯
C
C.氯纶
D.聚乙烯醇
随堂巩固
2.用高分子塑料骨钉取代钛合金骨钉是医学上的一项新技术，这种塑料骨钉不仅具
有相当的强度，而且可在人体内水解，使骨科病人免遭拔钉的痛苦。合成这种塑料
骨钉的原料能与强碱溶液反应，也能在浓硫酸条件下形成环酯。则合成这种塑料骨
第五章 有机高分子材料(共100张PPT)
数学模型，故测定的统计平均值互不相等，常见的相对分子质量
有数均相对分子质量、重均相对分子质量、黏均相对分子质量
等。
第二节 高分子的合成、结构与性能
1. 高分子的合成原理及方法
2. 高分子的结构和性能
一、 高分子的合成原理及方法
1. 高分子的合成原理
高功能化
对高分子功能的研究正在深度和广度上获得进展，从离子交
换开展到电子交换，又开展到各种高分子别离膜和高分子吸附
剂。从电绝缘体扩展到半导体、导体，甚至超导体。由电性能扩
展到光、磁、声、热、力等性能。从化学、物理性能扩展到了生
物性能。
复合化
高分子材料是结构复合材料的最主要的基体之一，以玻璃纤
➢ 60年代，是聚烯烃、合成橡胶、工程塑料、溶液聚合、配位聚合、 离子聚合的开展时期，形成了高分子全面繁荣的局面。
➢ 70年代，开展了液晶高分子。
➢ 70年代以后，主要提高产量、改进性能、开展功能等方面。
四、高分子材料的战略地位和开展趋势
1.高分子材料在国民经济和科学技术中的战略地位
材料是工业生产开展的根底，新材料的出现往往会给新技术带来划时代的 突破。高分子材料是材料领域中的后起之秀，它的出现带来了材料领 域的重大变革，从而形成了金属材料、无机材料、高分子材料和复合 材料多角共存的格局。
生。
智能化
智能材料使材料本身带有生物所具有的高级功能，例如具有 预知预告性、自我诊断、自我修复、自我增殖、认识识别能力、 刺激反响性、环境应答性等种种特性，对环境条件的变化能作出
符合要求的应答。
五、高分子材料的根本概念
1. 高分子的链结构
2. 高分子的聚合度及其计算
《高分子液晶》课件
高分子液晶材料种类有限
目前已知的高分子液晶材料种类相对较少，限制了其在各个领域 的应用范围。
加工成型困难
高分子液晶材料在加工成型过程中容易出现缺陷，如气泡、裂纹等 ，影响产品的性能和使用寿命。
稳定性有待提高
高分子液晶材料的稳定性较差，容易受到温度、湿度等环境因素的 影响，导致性能下降。
未来发展趋势预测
传感器和执行器设计原理
1 2
温度传感器
高分子液晶的相变温度对温度敏感，可用于设计 温度传感器，用于监测环境温，其光学性质会发 生变化，因此可用于设计压力传感器。
3
执行器原理
利用高分子液晶的电光效应，可以设计出电场控 制的执行器，如液晶驱动的微型机器人等。
序参数（Order Parameter）：描述液晶中分子取向 有序程度的物理量，通常表示为S。S=0表示完全无序
，S=1表示完全有序。
取向分布函数（Orientation Distribution Function ）：描述液晶中分子取向分布的函数，可以反映液晶
的有序程度和各向异性。
Frank弹性常数：表征液晶弹性性质的物理量，与液 晶中分子的取向有序性密切相关。
感谢观看
THANKS
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
01
高分子液晶结构与 性质
液晶态结构特点
01
02
03
分子排列有序性
液晶中分子排列具有一维 或二维的长程有序性，不 同于晶体的三维有序。
流动性
液晶具有类似液体的流动 性，分子可以在一定范围 内自由移动。
各向异性
由于分子排列的有序性， 液晶在物理性质上表现出 各向异性，如光学、电学 等性质。
第5章-液晶高分子材料
3） 根据高分子液晶的形成过程分类
形成条件
热致液晶 溶致液晶
依靠温度的变化，在某一温度范围 形成的液晶态物质
依靠溶剂的溶解分散，在一定浓度 范围形成的液晶态物质
热致液晶
热
固体
冷
热
液晶
冷
液体
溶致液晶
固体 +溶剂
+溶剂
液晶
液体
- 溶剂
- 溶剂
第一节 高分子液晶概述 高分子液晶与小分子液晶相比特殊性
① 热稳定性大幅度提高； ② 热致性高分子液晶有较大的相区间温度； ③ 粘度大，流动行为与一般溶液明显不同。
CN , NO N(CH 3 )2
第一节 高分子液晶概述
1.5 高分子液晶的分子结构与性质
2） 影响聚合物液晶形态和性能的因素
内在因素:
结构, 分子组成, 分子间作用力。刚 性部分的形状，连接单元，
外部因素: 液晶形成过程中的条件主要包括: 形成
温度, 溶剂（组成、极性、量等）,液晶 形成时间等。
4
第一节 高分子液晶概述
1.2 液晶的发展历史
在1888年，奥地利植物学家莱尼茨尔（F. Reinitzer）首次发现物质的液晶态。
胆甾醇苯甲酸酯
高分子化合物的液晶性能是在20世纪 50 年代发现。最 早发现的高分子液晶材料为聚（4-氨基苯甲酸）以及聚对苯 二甲酰对苯胺。 我国高分子研究是在1972年起步, 最近高分子液晶材 料已成为高分子研究领域的一个重要部分。
OR
Si CH2 m O
R
第二节 高分子液晶的性能分析和合成方法
•
高分子液晶的合成主要基于小分子液晶的高
分子化，即先合成小分子液晶（液晶单体），在
高分子第五章
T
5.3 非晶态聚吅物的玱璃化转发
5.3.2 玱璃化转发理论
· 等粘度理论 · 等自由体积理论 (Fox & Flory) · 热力学理论 (Aklonis & Kovacs) · 动力学理论 (Gibbs & Dimarzia)
5.3 非晶态聚吅物的玱璃化转发
(1)玱璃化转发的等粘态理论
· 玱璃化转发是这样一丧温度，在这丧温度聚吅物熔体的 粘度是如此乊大，以至亍链段运动已发得丌可能。 · ~ 1013 泊(1012 Pa.s) · 适用亍低聚物、无机玱璃
5.2 聚吅物的力学状态和热转发
》分子运动的时间依赖性
• 在一定的温度和外力作用下, 高聚物分子从一种平衡态 过渡到另一种平衡态需要一定的时间; 因为各种运动单 元的运动都需兊服内摩擦阻力, 丌可能瞬时完成。
Δx t = Δx 0 e
-t
τ
Dx
Relaxation time (松弛时间):形发 量恢复到原长度的1/e时所需的时间
各种运动单元的运动需要 克服内摩擦阻力，不可能 瞬时完成。
高分子是松弛过程
运动单元多重性： 键长、键角、侧基、支链、 链节、链段、分子链
需要时间
（ 10-1 ～ 10+4 秒）
5.2 聚吅物的力学状态和热转发
》分子运动的温度依赖性
• 温度升高,使分子的内能增加 – 运动单元做某一模式的运动需要一定的能量, 当 温度升高到运动单元的能量足以兊服的能垒时,这 一模式的运动被激収。 • 温度升高使聚吅物的体积增加 – 分子运动需要一定的空间, 当温度升高到使自由 空间达到某种运动模式所需要的尺寸后, 这一运 动就可斱便地迚行。
- TEM形态结极观察,球粒结极。 -非晶态聚吅物密度要比无觃线团计算的密度高。
高分子液晶
液晶态：晶态和液态之间的中间相态(部分或全部地丧失平移有序，保留取向有序)液晶：具有液晶态的物质(可以流动，拥有结晶的光学性质, 双折射效应、旋光效应)高分子液晶：具有液晶态的高分子材料，又叫聚合物液晶1888年，奥地利植物学家Reinitzer观察到胆甾醇苯甲酸酯出现了“双熔点”现象。
德国物理学家Otto Lehmann用偏光显微镜观察到了双折射现象。
1889年，将其命名为”liquid crystals(液晶,LCs）”1923年，德国化学家D. Vörlander提出了液晶高分子的科学设想，1 9 3 7 年Bawden等在烟草花叶病毒的悬浮液中观察到液晶态,1972年第一个由液晶高分子纺成的纤维商品化液晶是相态的一种，因为其特殊的物理、化学、光学特性，20世纪中叶开始被广泛应用在轻薄型的显示技术上。
人们熟悉的物质状态（又称相）为气、液、固，较为生疏的是电浆和液晶。
液晶相要具有特殊形状分子组合才会产生，它们可以流动，又拥有结晶的光学性质。
液晶的定义，现在已放宽而囊括了在某一温度范围可以实现液晶相，在较低温度为正常结晶之物质。
而液晶的组成物质是一种有机化合物，也就是以碳为中心所构成的化合物。
同时具有两种物质的液晶，是以分子间力量组合的，它们的特殊光学性质，又对电磁场敏感，极有实用价值。
分子排列易受外场影响（电场、磁场、温度、光和声）应用1.液晶显示:•小分子液晶•高分子铁电液晶2.先进材料：(a) 结构材料:Kevlar、Xydar (b) 非线性光学材料:光信息技术（光通信、光信息处理、光信息存储、全息技术、光计算机等）高分子液晶分子排列有序，没有对称中心，具有宏观偶极矩(c) 光电子器件(分子导线、OLED、OTFT、有机太阳能电池等)具液晶性的导电高分子分子排列有序，导电性更好3. 精密温度指示材料（通过光的颜色变化）微温传感器检测正常皮肤与肿瘤皮肤温度差（1.6~2.0 C)，诊断早期肿瘤无损检测机器零件裂缝4、分子生物化学方面生物体组织由溶致性大分子液晶构成，从液晶态转变为液态导致病变。
液晶高分子材料
液晶高分子材料液晶高分子材料是一种具有特殊结构和性能的材料，它在液晶状态下具有液体的流动性，同时又具有固体的有序性。
液晶高分子材料通常由高分子主链和液晶基团组成，通过特殊的加工工艺可以制备成具有特定性能的材料，广泛应用于显示器件、光学材料、传感器等领域。
本文将从液晶高分子材料的结构特点、制备工艺和应用领域等方面进行介绍。
首先，液晶高分子材料的结构特点。
液晶高分子材料的主链通常是由碳、氢等元素组成的高分子链，而液晶基团则是具有液晶性质的分子单元。
这些液晶基团在高分子主链上的排列方式和空间取向对材料的性能具有重要影响。
通常液晶高分子材料可以分为低分子液晶高分子和高分子液晶高分子两类，它们的结构特点和性能表现有所不同。
其次，液晶高分子材料的制备工艺。
液晶高分子材料的制备通常包括原料选择、聚合反应、加工成型等步骤。
在原料选择方面，需要选择具有液晶性能的液晶基团和适合的高分子主链，通过化学合成或物理混合的方式将它们组装成液晶高分子材料。
在聚合反应中，需要控制反应条件和聚合度，以获得理想的分子结构和分子量。
在加工成型中，需要利用特殊的加工设备和工艺，将液晶高分子材料制备成薄膜、纤维、片材等形式，以满足不同领域的需求。
最后，液晶高分子材料的应用领域。
液晶高分子材料具有优异的光学性能、电学性能和机械性能，因此在显示器件、光学材料、传感器等领域有着广泛的应用。
在液晶显示器件中，液晶高分子材料作为液晶材料可以实现信息的显示和传输，广泛应用于电视、电脑显示屏等设备中。
在光学材料领域，液晶高分子材料可以制备成具有特殊光学性能的材料，用于制备偏光片、光学波片等光学元件。
在传感器领域，液晶高分子材料可以利用其对外界环境的敏感性，制备成温度传感器、压力传感器等传感器元件。
总之，液晶高分子材料具有特殊的结构和性能，通过合理的制备工艺可以制备成具有特定性能的材料，广泛应用于显示器件、光学材料、传感器等领域。
随着科学技术的不断发展，相信液晶高分子材料在未来会有更广阔的应用前景。
第5章 高强高模高分子材料
专用于纤维的概念介绍
(2) 断裂强度与相对断裂强度：是指测定纤维在标准 状态下受恒速增加的负荷作用直至断裂时的负荷值。 如果负荷是以纤维单位面积所受力的大小表示，断 裂强度的单位为帕（Pa）或千帕（kPa）。如果负 荷是以纤维的单位线密度所受的力的大小表示，则 测定的断裂强度称为“相对断裂强度”，法定计量 单位为牛顿/特（N/tex），过去常用的（非法定计 量单位）单位为克/旦。
模量/Gpa 模 量 密 度 熔点/℃ /cN/dtex /g.cm-3
14-17 1.38-1.40 255-265
4.9-5.7 4.4-5.7 3.1-4.5 2.8-5.3 2.6-3.5 0.33 0.40 0.61
26-40 28-42 15-20 12-20 17-22 580 640 660 620 10-24
数值 160 500 无强度损失 无强度损失 3170 2720 无模量损失
性能 在空气中高温下长期使用的温度℃ 分解温度℃ 拉伸强度MPa 在室温下16个月 在50℃空气中2个月 在100℃空气中
拉伸弹性模量GPa
在200℃空气中 在室温下16个月
在50℃空气中2个月
在100℃空气中 在200℃空气中 收缩率％ 热膨胀系数（10－6×℃－1） 纵向0－1000℃ 横向0－1000℃ 室温比热容（J/g.℃） 室温下导热系数[W/(m.K)] 垂直于纤维方向 平行于纤维方向 燃烧热（KJ/g）
无模量损失
113.6 110.3 4×10－4 －2 50 1.42 4.110×10－2 4.816×10－2 34.8
5.2.1.3 用途
表5-6
用途分类 产业用纺织品
Kevlar纤维的用途
具体说明 缆绳、编织线绳、编织带、织物（过滤布、 蓬布等）、非织造布 （耐热毡）、土工布 （增强材料） 防弹衣、切割料（安全手套、安全围裙等）、 防腐蚀衣 帘子线或帘子布、动力带、胶管（高压软管、 耐热软管等）、复合材料（航空机部件、压 力容器、体育用品、塑料增强等） 摩擦材料、密封材料、工业用纸（耐热绝缘 纸、工业特种纸） 建筑材料（幕墙、地基屋顶材料）、补强材 料（钢筋替代材料、筒管基材等）
高中化学选择性必修三 第五章 第二节 高分子材料
-23-
第二节
知识铺垫
课前篇素养初探
高分子材料
必备知识
课堂篇素养提升
正误判断
3.高分子分离膜
-24-
第二节
知识铺垫
课前篇素养初探
高分子材料
必备知识
课堂篇素养提升
正误判断
(1)按照分子链的连接形式可将高分子分为热塑性高分子和热固性
高分子两类。 (
)
提示×。按照性质可将高分子分为热塑性高分子和热固性高分子。
操作
管中反应物接近沸腾时,从水浴 稍加振荡后,加入0.5 mL浓氨
中取出试管,并用玻璃棒搅拌
水,在水浴中加热
实验
产生白色固体物质
产生白色固体物质
现象
实验
甲醛和苯酚在酸或碱性作用下均可发生缩聚反应生成树脂
结论
-11-
第二节
课前篇素养初探
高分子材料
知识铺垫
必备知识
课堂篇素养提升
正误判断
②酚醛树脂的形成和结构
形成网状结构,故硫化橡胶不能溶于汽油。(2)天然橡胶的单体是
,分子中含有两个碳碳双键,能使溴水褪色。
-33-
第二节
任务一
课前篇素养初探
高分子材料
任务二
素养脉络
课堂篇素养提升
课堂篇素养提升
随堂检测
变式训练1下列高聚物经简单处理可以从线型结构变成网状结构
的是(
)
①
②
④ CH2—CHCl
③
A.①②
B.③④
试推测高分子分离膜的重要应用。
-26-
第二节
任务一
课前篇素养初探
高分子材料
任务二
素养脉络
课堂篇素养提升
功能高分子——高分子液晶材料
功能高分子——高分子液晶材料高分子液晶材料是一种由高分子化合物组成的材料，具有液晶相特性的特殊分子结构和性质。
由于高分子液晶材料具有优异的物理、化学和光学性能，广泛应用于光电显示、光学器件、生物医学、纳米技术等领域。
本文将重点介绍高分子液晶材料的特性、合成方法以及应用前景。
高分子液晶材料的特性主要包括以下几个方面。
首先，高分子液晶材料具有高的机械强度和化学稳定性，可以在广泛的环境下使用。
其次，高分子液晶材料具有自组装性能，可以形成有序排列的分子结构，展示出特殊的液晶相。
此外，高分子液晶材料还具有优异的导电、发光、感光等性能，可广泛应用于光电显示和光学器件领域。
高分子液晶材料的合成方法主要有两种。
一种是通过聚合反应合成高分子液晶材料，包括自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合等反应方式。
另一种方法是通过高分子功能化合成高分子液晶材料，即在已有的高分子链上引入液晶基团或共聚物中含有液晶单体。
合成高分子液晶材料需要考虑合成的效率、纯度和控制精度等方面的问题。
高分子液晶材料的应用前景十分广阔。
首先，在光电显示领域，高分子液晶材料可以应用于液晶显示器、有机发光二极管（OLED）等设备的制备。
其次，在光学器件领域，高分子液晶材料可以应用于光电调制器、偏振器、光纤等设备的制造。
此外，高分子液晶材料还可以应用于生物医学领域，如用于组织工程材料、药物传递系统等方面的研究。
总之，高分子液晶材料以其独特的性能和结构在科学研究和工业应用中发挥着重要作用。
随着科技的进步和社会的发展，高分子液晶材料在光电显示、光学器件、生物医学等领域的应用前景将进一步拓展，有望在未来的科学研究和工业生产中得到更广泛的应用。
第五章 第三节 功能高分子材料
第三节功能高分子材料[核心素养发展目标] 1.宏观辨识与微观探析：从新型高分子材料所含官能团的角度，辨析不同类型新型高分子材料及其化学性质的差异，进而体现在用途的不同。
2.科学态度与社会责任：了解新型高分子材料优异的性能，了解新型高分子材料对环境的污染以及研制环保型的新型高分子材料是保护环境的关键。
一、功能高分子材料1.功能高分子材料功能高分子材料是指既有传统高分子材料的机械性能，也有某些特殊功能的高分子材料。
2.新型功能高分子材料3．高吸水性树脂的结构特点及合成方法(1)结构特点①含有强亲水性原子团(—OH)的支链；②具有网状结构。
(2)合成方法①对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性，在它们的高分子链上再接上含强亲水性原子团的支链，以提高它们的吸水能力。
例如，将淀粉与丙烯酸钠在引发剂作用下共聚，生成以淀粉为主链的接枝共聚物，同时与交联剂反应，生成具有网状结构的淀粉——聚丙烯酸钠接枝共聚物高吸水性树脂。
②以带有强亲水性原子团的化合物，如丙烯酸CH2==CH—COOH 等为单体，均聚或两种单体共聚得到亲水性高聚物。
例如，丙烯酸单体用NaOH中和得到丙烯酸钠，加入少量交联剂，再在引发剂作用下发生聚合，得到具有网状结构的聚丙烯酸钠高吸水性树脂。
这两种方法有一个共同特点，都要在反应中加入少量含两个双键的二烯化合物作为交联剂，让线型结构变为网状结构。
(1)丙烯酸钠是高吸水性树脂的主要成分()(2)由淀粉等物质制取网状结构的淀粉是为了增强其稳定性()(3)功能高分子材料具有传统高分子材料的机械性能和某些特殊功能()(4)高分子分离膜用于污水、工业废水处理和海水淡化等()答案(1)×(2)×(3)√(4)√1．下列有关功能高分子材料用途的叙述中不正确的是()A．高吸水性树脂主要用于干旱地区抗旱保水、改良土壤、改造沙漠B．离子交换树脂主要用于分离和提纯物质C．医用高分子可用于制造医用器械和人造器官D．聚乙炔膜可用于分离工业废水和海水淡化答案 D解析聚乙炔膜属于导电高分子材料，主要用于制造电子器件。
高中化学选必三 第五章 合成高分子 知识总结
CH2CH CH CH2nCH2CH2CH2CHCH3第五章合成高分子一、加成聚合反应（一）高分子的相关概念1、高分子的分类（1）天然高分子一淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶等（2）合成高分子一塑料、合成纤维、合成橡胶等2、高分子与低分子的区别与联系高分子低分子相对分子质量通常在104以上一般在1000以下相对分子质量数值平均值具有明确的数值分子的基本结构由若干个重复结构单元组成单一分子结构性质在物理、化学性质上有较大的差别联系有机高分子是由低分子有机物经聚合反应得到的3、合成高分子的基本方法（1）加成聚合反应——一般是含有双键的烯类单体发生的聚合反应（2）缩合聚合反应——一般是含有两个(或两个以上)官能团的单体之间发生的聚合反应（二）加聚反应1、特点（1）单体必须是含有双键、三键等不饱和键的化合物（如烯烃、二烯烃、炔烃、醛等）（2）加聚反应发生在不饱和键上（3）无副产物产生，聚合物链节的化学组成与单体的化学组成相同（4）加聚反应生成的聚合物的平均相对分子质量为单体的相对分子质量的整数倍。
2、种类（1）烯烃的均聚反应：乙烯的加聚反应：（2）二烯烃的均聚反应：1,3丁二烯的加聚反应：nCH2=CH-CH=CH2−−−→催化剂“破两头移中间”（3）共聚反应：由两种或两种以上单体发生的加聚反应①烯烃的共聚反应：乙烯和丙烯的共聚反应：nCH2=CH2+nCH2=CH-CH3−−−→催化剂(或②烯烃与二烯烃的共聚反应：乙烯和1,3丁二烯的共聚反应：CH 2-CH 2-CH 2-CH=CH-CH2n催化剂催化剂催化剂 △nCH 2=CH 2+ nCH 2=CH-CH=CH 2−−−→催化剂（4）碳碳三键的加聚反应：乙炔的加聚反应：（三）由聚合物推单体：“无双键， 两 碳拆；有双键， 四 碳拆，单双键 互换 ” 1、若链节的主链上只有C-C ，则 2 个C 一起拆，单键变 双 键。
2、若链节的主链上有C=C ，则 4 个C 一起拆，单双键 互换 。
功能高分子第五章高分子液晶材料ppt课件
5.2 高分子液晶的性能分析与合成方法
共聚
采用多环芳烃替代苯以增大单体的横向尺寸；
或者在苯环的侧面引入大取代基
Vectra
Tm < 260 oC
n
m
* OC
CO *
O
n
O * Tm < 340 oC
m
Vectra的合成
• Example: poly(p-oxybenzoate/2,6-oxynaphthoate)
二、高分子液晶的分子结构与特征
影响高分子液晶形态和性能的因素
内在因素:分子结构、分子组成和分子间力。 外部因素:主要包括环境温度、溶剂等。
5.1 高分子液晶概述
（内因）分子结构
刚性的致晶单元
有利于在固相中形成结晶。 在转变成液相时也有利于保持晶体的有序度。 规整性越好，越容易使其排列整齐，使得分子间力增
二、高分子液晶的分子结构与特征
（外因）环境温度
对热致型高分子液晶来说，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。
5.1 高分子液晶概述
构效关系
5.1 高分子液晶概述
二、高分子液晶的分子结构与特征
致晶单元结构
R
X
R1
亚氨基 (-C=N-) 刚性连接单元 反式偶氮基 (-N=N-) （阻止两个苯环旋转）氧化偶氮基 (-NO=N-)
酯基 (-COO-) 反式乙烯基 (-C=C-)
将两个环状刚性体（苯环或脂 肪环、芳香杂环）通过一个刚 性连接单元（X）连接而成的刚 性结构部分，称为致晶单元。
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向列型 — 流动性最好，熔融体或者溶液粘度 最小，一维有序
近晶型 — 最接近晶体的特性、粘度存在各向 异性，二位有序
胆甾醇型 — 具有很高的旋光性，可以使白色 光发生色散，有彩虹般的颜色
OH
向列型液晶
C
向列型液晶（Nematic liquid crystals，N） ➢ 在向列型液晶中，棒状分子只维持一维有序。 ➢ 它们互相平行排列，但重心排列则是无序的。 ➢ 在外力作用下，棒状分子容易沿流动方向取向，并可在
CH2OCH2CHCH3
CH2OC
H OH
H
液晶的特点
➢形成液晶的物质通常具有刚性的分子结构。导 致液晶形成的刚性结构部分称为致晶单元；
➢ 分子呈棒状或盘状的构象； ➢ 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； ➢ 这种凝聚力通常是与结构中的强极性基团、高
度可极化基团、氢键等相联系的。
从结构上分析，除致晶单元、取代基、端基的影响外，高分子链 的性质、连接基团的性质均对高分子液晶的相行为产生影响
液晶高分子的分类
根据高分子链中致晶单元的排列形式和有序性的不 同，高分 子液晶可分为：近晶型、向列型和胆甾型。 至今为止大部分高分子液晶属于向列型液晶。
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
H2N HN
NH
NH2
CH3COOH Br2
H2N
S
KS
H
NH2 HCl
KS NH3Cl
H2N SK
ClH3N SK
KS NHCl S N N-(4-甲3氧基亚苄基)对丁基苯胺 (N-(4-Methox缩y聚benzal)-p-butylaniline )
+ nHOOC COOH
[
HN SK
NS
nClOC COCl+nH2N CONHNH2
O
NaAc
HO COOH+CH3COOH CH3CO COOH+H2O
液晶分子形状子构造
P(OC6H5)3,C6H5N CB（Cholesterol Benzoate）: the first thermotropic liquid crystal
COOH [NH 胆甾醇苯甲酸酯
NH4SCN
NH2
液型液晶
Research milestones of LCPs
11960s 根据胆甾醇的颜色变化设计测定表面温度的温度 计
1968 发现向列型液晶的电光效应（用电刺激液晶时，其
1969
透光方式会改变），开创了液晶电子学，出现
了数
1970 字、文字液晶显示器件
19711970s 各种商品化的熔融型液晶产品
1972 Vectra (高强度纤维， Celanese公司)
1973 Xydar（Dartco）
X7G(Eastman)
液晶的发现
奥地利植物学家莱尼茨尔测定有机物的熔点时，发现某些 有机物（胆甾醇的苯甲酸酯和醋酸酯）熔化后会经历一个 不透明的呈白色浑浊液体状态，并发出多彩而美丽的珍珠 光泽，只有继续加热到某一温度才会变成透明清亮的液体。 第二年，德国物理学家莱曼使用他亲自设计，在当时作为 最新式的附有加热装置的偏光显微镜对这些酯类化合物进 行了观察。他发现，这类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。
• 1888 奥地利植物学家莱尼茨尔（F.Reinitzer) 首次发现液晶
• 1889 德国物理学家莱曼（O.Lehmann)使用他 亲自设计，在当时作为最新式的附有加 热装置的偏光显微镜进行了观察，并提 出“液晶”概念
• 1923 Vorlander D. 提出聚合物液晶概念 • 1937 在烟草花叶病毒的悬浮液中观察到液晶相，溶
1963年，RCA公司的威利阿姆斯发现了用电刺激液晶时，其透光 方式会改变。5年后，同一公司的哈伊卢马以亚小组，发明了应用 此性质的显示装置。这就是液晶显示屏（Liquid Crystal Display） 的开端。而当初，液晶作为显示屏的材料来说，是很不稳定的。因 此作为商业利用，尚存在着问题。然而，1973年，格雷教授（英国 哈尔大学）发现了稳定的液晶材料（联苯系）。1976年，由SHARP 公司在世界上首次，将其应用于计算器（EL-8025）的显示屏中， 此材料目前已成为LCD材料的基础
（小分子）液晶的特征
O O O • 几何形状：棒状或者盘形
• 分子链柔顺性：为保持其几何形态分子具 有刚性结构
C OH + CH3 C O C
*O
棒状致晶单元
CO *
盘状致晶单元
n
O n
液晶高分子
• 定义：Polymers that can exhibit liquid crystallinity 某些液晶分子可连接成大分子，或者可通过官能团 的化学反应连接到高分子骨架上。这些高分子化的 液晶在一定条件下仍可能保持液晶的特征，就形成 高分子液晶。 显示出一般液晶分子的特点 有聚合物的多性能以及多用途 结构复杂
• 构成：致晶单元 + 高分子链
CO* O 致晶单元(mesogens) (rod-like , disk-like
elements) must be incorporated into polymer chains
n
高分子液晶的特点：
• 与小分子液晶相比，液晶高分子具有下列特殊 性：
• 1）热稳定性大幅度提高； • 2）热致性高分子液晶有较大的相区间温度； • 3）粘度大，流动行为与一般溶液显著不同
Chapter five Liquid Crystalline Polymers
液晶数字显示
生活中的液晶显示材料
主要内容
• 液晶的研究历程 • 液晶的特点及分类
• 液晶高分子分类 • 主链型液晶高分子的合成（分子设计） • 液晶高分子的应用
Research milestones of LCPs
HTP
[ CO CONH CONHNH] 正戊基联苯氰（4-Cyano-4-n-pentylbiphenyl ）
RX
液晶 Liquid crystals(LCs)
• 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
H OCH2CHCH3 H
OH H HO O