2.3液晶态结构

2.3.5 液晶的表征和应用
Polarized-light microscopy 偏光显微镜
液晶态的表征
DSC – Differential scanning clarometry 示差扫描量热法 XRD - X-ray diffraction X射线衍射 液晶原位增强聚合
液晶的应用
液晶显示 LCD- Liquid crystal display 液晶纺丝：在低牵伸倍数下获得高 度取向、高性能纤维。
COO CN
R=
(CH2)2
O
(c) 液晶基元
液晶基元的长度增加，通常使液晶相温度加宽，稳定性提高。
CH3 CH2 C
n
OC
O (CH2)6 O COO OCH3
Tm=309K, Ti=374K, T=65K
液晶基元加长
CH3 CH2 C n OC O (CH2)6O COO OCH3
Tm=333K, Ti=535K, T=202K
液晶聚合物 分子模型
主链液晶聚合物分子模型
侧链液晶的分子结构示意图
分子排列的形式和有序度的不同，液晶有三种不 同的结构类型：向列型、近晶型和胆甾型。
按液晶形成条件分类
溶致液晶：在某一温度下，因加入溶剂而呈现液晶 态的物质 ---- 核酸，蛋白质，芳族聚酰胺PBT, PPTA (Kevlar) 和聚芳杂环PBZT, PBO
O C O （ 2）x-2 C CH O O C C CH H
3
n
x=8~14时一般为向列型液晶；x=13,14时还能呈现近晶型液 晶相。随着x的增加，熔点Tm和清亮点Ti呈下降趋势。但柔 性链段含量太大，最终也会导致聚合物不能形成液晶。
(b) 侧链型液晶高分子
柔性间隔段：柔性间隔段的引入，可以降低高分子主链对液晶 基元排列与取向的限制，有利于液晶的形成与稳定。
高分子液晶融合了聚合物和小分子液晶的特点。 聚合物的链段上含有小分子液晶的化学结构，能表现 液晶的性质同时还兼有聚合物的其它性质。
液晶小分子
高分子量
液晶高分子
液晶相序
特 性
液晶高分子的高强度、 高模量、高流动
2.3.2 液晶的化学结构特点
结 构Baidu Nhomakorabea
液晶包括高分子和小分子液晶。不论高分子还是小分子，形 成有序流体都必须具备一定条件，从结构上讲，称其为液晶 基元。 基本的热致液晶分子一般具有刚性的棒状盘状板状等几何形 状凝聚在一起，由于不对称的分子间作用力形成取向排列。
2.3
内容：
液晶态结构
高分子液晶的结构和性质 液晶态的结构 教学目的： 了解液晶的结构特征和形成条条件以及高聚物 液晶的应用
2.3.1 液晶概念
有序流动的液体
晶体三维有序
液晶
液态的无序
一些物质的结晶结构受热熔融或被溶剂溶解后，表观上虽 然变成了具有流动性的液体物质，但结构上仍然保持着晶体 结构特有的一维或二维有序排列，形成一种兼有部分晶体和 液体性质的过渡状态，这种中间状态称为液晶态。
O O CH2 C
n
C
(CH2)x
O
CN
H
x=2时，不形成液晶；x=5,11时，呈现近晶型液晶行为。
主链：主链柔性影响液晶的稳定性。通常，主链柔性增加，液 晶的转变温度降低。
CH3
H
柔性
CH2
C
n
差
CH2
C
n
好
COOR
COOR
Tm=368K, Ti=394K, T=25K
Tm=320K, Ti=350K, T=30K
Kevlar – PPTA
O C O H C N H N
n
LCD – Liquid crystal display
热致液晶：通过加热而形成液晶态的物质 ---- 共聚 酯， 聚芳酯Xydar, Vector, Rodrum
2.3.4 高分子结构对液晶行为的影响
液晶的化学结构直接影响其形成的可能性、相态和转变温度。
（a）主链型液晶高分子
链的柔顺性是影响液晶行为的主要因素。 完全刚性的高分子，熔点很高，通常不出现热致型液晶，而 可以在适当溶剂中形成溶致液晶。 在主链液晶基元之间引入柔性链段，增加了链的柔性，使聚 合物的Tm降低，可能呈现热致型液晶行为。
2.3.3液晶的分类 主链液晶
侧链液晶 按液晶基元 所在位置分 主侧链液晶
向列相N：只有方向序无位置序
分 类
向列型
按分子排列的形 式和有序性分
近晶型 胆甾型
近晶A相SA：有位置序和方向序
近晶C相SC：有位置序和方向序 且既有层面的法向方向又有晶核 的共分方向
按液晶的形成 条件分
溶致液晶：液晶物质溶于溶剂所得 到的液晶。 热致液晶：液晶物质加热熔融形成 的液晶。
盘状液晶基元
棒状液晶基元
•液晶的结构特点
刚性分子结构，分子长径比》1 强极性基团、氢键、对位苯撑（高度可
极化基团）
液态下维持分子的有序排列的力
柔性部分
流动性
4，4’－二甲氧基氧化偶氮苯
例：
熔点：116℃
加热到熔点，浑浊的液体，具有双折射的性质；升温到 134℃（清亮点），透明液体
热致液晶