液晶高分子课件

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液晶高分子课件(带目录)

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液晶高分子课件1.引言液晶高分子(LiquidCrystalPolymer,简称LCP)是一类具有液晶相态的高分子材料,因其独特的物理和化学性质,在众多领域得到广泛应用。

本文将对液晶高分子的基本概念、性质、制备方法及应用进行详细介绍。

2.液晶高分子的基本概念(1)分子链在液晶相中具有一定的取向有序性;(2)液晶高分子具有各向异性,即在不同方向上具有不同的物理和化学性质;(3)液晶高分子具有热塑性,可通过加热熔融进行加工;(4)液晶高分子具有良好的热稳定性和力学性能。

3.液晶高分子的性质3.1热稳定性3.2力学性能液晶高分子的力学性能优异,具有高强度、高模量等特点。

这主要得益于分子链的取向有序性以及分子链间的紧密排列。

3.3各向异性液晶高分子的各向异性表现为在不同方向上具有不同的物理和化学性质。

这种各向异性使得液晶高分子在特定应用领域具有独特优势。

4.液晶高分子的制备方法4.1溶液聚合溶液聚合是将液晶单体溶解在特定溶剂中,通过引发剂引发聚合反应,制备液晶高分子。

该方法操作简便,但需选用适宜的溶剂和引发剂。

4.2悬浮聚合悬浮聚合是将液晶单体分散在非溶剂介质中,通过引发剂引发聚合反应,制备液晶高分子。

该方法可实现较高分子量液晶高分子的制备,但聚合过程较复杂。

4.3乳液聚合乳液聚合是将液晶单体分散在水相中,通过乳化剂和引发剂引发聚合反应,制备液晶高分子。

该方法适用于制备具有特定形态的液晶高分子。

5.液晶高分子的应用液晶高分子在众多领域具有广泛的应用,主要包括:5.1电子电器液晶高分子具有良好的绝缘性能和热稳定性,适用于制备高性能电子元器件,如电路板、连接器等。

5.2高性能纤维液晶高分子纤维具有高强度、高模量等特点,可应用于航空航天、军工等领域。

5.3生物医学液晶高分子具有良好的生物相容性和降解性能,可用于制备药物载体、生物支架等。

6.结论液晶高分子作为一种具有独特性质的高分子材料,在众多领域具有广泛的应用前景。

液晶高分子ppt课件

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结论与展望
03
总结研究成果,指出研究局限性和未来研究方向,展望液晶高
分子领域的发展前景。
05
液晶高分子材料性能及应 用研究
材料性能评价
01
液晶性
液晶高分子具有独特的液晶性,即在一定温度范围内呈现出液晶态。这
种液晶态具有光学各向异性、高粘度、低流动性等特点,使得液晶高分
子在显示、光学、电子等领域具有广泛应用。
光学性质
具有优异的光学性能,如 高透明度、低双折射等。
液晶态特性
取向有序性
液晶分子在某一特定方向排列有序, 形成各向异性。
流动性
连续性与流动性
液晶分子的排列并不像晶体那样完美 ,而是存在一定的缺陷和位错,这些 缺陷和位错使得液晶具有流动性和连 续性。
与晶体不同,液晶具有流动性,其分 子排列不像晶体那样牢固。
01
02
03
主链型液晶高分子
分子主链具有刚性,能形 成液晶态的聚合物。
侧链型液晶高分子
液晶基元作为侧基连接在 柔性主链上,侧基具有足 够大或刚性。
组合型液晶高分子
主链和侧链上同时含有液 晶基元的聚合物。
物理性质
热学性质
具有较宽的液晶相温度范 围,较高的热稳定性和热 氧化稳定性。
力学性质
具有高强度、高模量、低 收缩等优异的力学性能。
电子领域
液晶高分子在电子领域的应用主要包括电子封装材料、电子绝缘材料等。利用液晶高分子 的耐高温、耐化学腐蚀等特性,可以提高电子产品的可靠性和稳定性。
挑战与机遇并存
挑战
液晶高分子的研究和发展面临着一些挑战,如合成难度大、成本高、应用领域受限等。此外,随着科技的不断发 展,新型显示技术不断涌现,对液晶高分子的需求也在不断变化,这对液晶高分子的研究和发展提出了更高的要 求。

液晶高分子PPT讲稿-2024鲜版

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•液晶高分子概述•液晶高分子结构与性质•液晶高分子合成与制备•液晶高分子材料性能评价•液晶高分子在显示技术中应用•液晶高分子在其他领域应用拓展•总结与展望contents目录定义光学性质分子排列可调控性定义与特点20世纪初20世纪60年代现状液晶高分子已成为显示技术、光电子器件等领域的重要材料。

随着科技的不断发展,液晶高分子的性能和应用领域仍在不断拓展。

显示技术光电子器件•生物医学:用于制造生物芯片、生物传感器等医疗器械。

前景随着科技的不断发展,液晶高分子的性能和应用领域仍在不断拓展。

未来,液晶高分子有望在柔性显示、可穿戴设备、智能家居等领域发挥更大作用。

分子结构特点有序排列刚性分子链液晶高分子的分子链在空间中呈现有序排列,形成特定的晶体结构,这是液晶性质的基础。

各向异性液晶相变行为温度诱导相变随着温度的变化,液晶高分子可以发生从晶态到液晶态,再到各向同性液态的相变过程。

压力诱导相变在某些情况下,压力也可以诱导液晶高分子发生相变。

电场和磁场诱导相变液晶高分子在电场和磁场作用下也可以发生相变,这种相变行为在显示器件等领域有重要应用。

物理化学性质光学性质液晶高分子具有独特的光学性质,如双折射、旋光性等,这些性质使得液晶高分子在显示器件、光学器件等领域有广泛应用。

力学性质由于分子链的刚性和有序排列,液晶高分子通常具有较高的力学强度和模量。

热学性质液晶高分子的热学性质也表现出各向异性,如热膨胀系数、热导率等在不同方向上有所不同。

电学性质液晶高分子在电场作用下可以发生取向变化,表现出一定的电学性质,如介电常数、电导率等。

活性聚合缩聚反应开环聚合030201合成方法与路线设计原料选择与反应条件优化选用高纯度、低杂质含量的单体和引发剂,确保产物质量和性能。

根据单体和引发剂的活性,选择合适的反应温度,提高聚合速率和产物分子量。

控制反应时间,确保聚合反应充分进行,同时避免过度聚合导致产物性能下降。

选用合适的溶剂,提高单体和引发剂的溶解度,促进聚合反应的进行。

液晶高分子课件

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第十章 高分子液晶
对液晶取向程度的研究发现,用光学法测定的 取向度约为80%~90%,而从熔融熵数据计算仅为 5%~10%。这种差别的本质可能在于各种方法对 取向的理解不同。前者反映了分子链排列的一致 性,后者则反映了液晶和熔体间构象的相似性。或 者说,在液晶态分子链保持了取向的一致,可是链 所实现的构象已与熔体十分接近。
第十章 高分子液晶
小分子液晶的这种神奇状态,引起了人们的浓 厚兴趣。现已发现许多物质具有液晶特性(主要是 一些有机化合物)。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。分子的长度和宽度的比例R>>l,呈棒状或 近似棒状的构象。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。
主链型液晶大多数为高强度、高模量的材料, 侧链型液晶则大多数为功能性材料。
第十章 高分子液晶
表12—1 致晶单元与高分子链的连接方式
液晶类型 主链型
结构形式
名称
纵向性 垂直型
星型 盘型 混合型
第十章 高分子液分子液晶
侧链型
梳型 多重梳型
盘梳型 腰接型 结合型
网型
第十章 高分子液晶
研究发现,处于145℃和179℃之间的液体部分 保留了晶体物质分子的有序排列,因此被称为“流 动的晶体”、“结晶的液体”。1889年,德国科学
家 将处于这种状态的物质命名为“液晶”(liquid crystals,LC)。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。
第十章 高分子液晶
(2)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。

第四章液晶高分子详解PPT课件

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新型合成技术探讨
活性自由基聚合
01
利用活性自由基控制聚合过程,合成结构规整、分子量分布窄
的液晶高分子。
原子转移自由基聚合
02
通过原子转移反应实现自由基聚合,制备高性能液晶高分子材
料。
可控/活性阴离子聚合
03
利用阴离子聚合反应的可控性,合成具有特定结构和性能的液
晶高分子。
实验室制备实例分享
实例一
通过缩聚反应合成芳香族聚酯液 晶高分子,探讨反应条件对产物
DSC测试结果显示,该液晶高分子的熔 点为220℃,清亮点为280℃,热稳定性 良好。
XRD分析结果表明,该液晶高分子在液 晶态下具有层状结构,分子排列有序度 高。
05
液晶高分子在显示器件中 应用研究
显示器件原理简介
显示器件基本构造
包括背光模块、显示面板、驱动 电路等部分,其中显示面板是实 现图像显示的核心部分。
温度、压力、浓度等外部条件的变 化可以影响液晶高分子的液晶态行 为,如升温可导致液晶态向液态的 转变。
03
液晶高分子合成方法与技 术
传统合成方法回顾
缩聚反应
通过官能团之间的缩合反 应,逐步聚合生成高分子 液晶。
加聚反应
利用烯烃等单体的加成反 应,合成具有液晶性的高 分子链。
开环聚合
环状单体在引发剂作用下 开环并聚合成高分子液晶 。
第四章液晶高分子详解PPT 课件
contents
目录
• 液晶高分子概述 • 液晶高分子结构与性质 • 液晶高分子合成方法与技术 • 液晶高分子表征手段及评价标准 • 液晶高分子在显示器件中应用研究 • 液晶高分子在其他领域拓展应用探讨
01
液晶高分子概述

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原理:降低聚合物规整度,减小分子间 力
12
下面以主链型溶致性高分子液晶的合成为例
13
主链型溶致性高分子液晶的合成
主链型溶致性高分子液晶主要有以下几类: (1)芳香族聚酰胺 (2)聚酰胺酰阱 (3)聚苯并噻唑 (4)纤维素类 • 主链型溶致性高分子液晶主要应用在高强度、
高模量纤维和薄膜的制备方面
14
22
2. 高强高模材料
• 高强高模材料包括主链型溶致和热致LCP两大 类。溶致LCP材料制造纤维和薄膜,主要是聚 芳酰胺如 PPTA和杂环高分子如 PBZT和 PBO。 热致 LCP制造模塑制品、纤维、薄膜、涂料、 粘合剂,芳香共聚酯为主,此外还有聚碳酸 酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯酰胺等。
23
溶致LCP
20
高分子液晶的应用领域 • 液晶高分子由于其区别于其他高分子材
料的流变性能、各向异性以及良好的热 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,在诸多领域日益受 到重视,获得了越来越广泛的应用。
21
1.液晶显示器
液晶显示技术,是应用向列型液晶的灵敏的电响应 特性和优秀的光学特性。把透明的向列型液晶薄膜夹在 两块导电的玻璃板之间,在施加适当电压的点上变得不 透明,因此当电压以某种图形的形式加到液晶薄膜上就 产生了图像。液晶显示器件最大的优点在于耗电低,可 以实现微型化和超薄化。与小分子液晶材料相比,液晶 高分子在图形显示方面的应用前景在于利用其优点开发 大面积、平面、超薄型、直接沉积在控制电极表面的显 示器,具有相当大的优势。
31
谢谢
32Байду номын сангаас
个人观点供参考,欢迎讨论!
CO ]n + (n-1) H2O

《高分子液晶》课件

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3
形成条件
高分子长链的规整排列和有序堆砌。
高分子液晶的特性
流动性
液晶态的高分子材料具有流动性,可以流动和变形。
光学各向异性
高分子液晶具有光学各向异性,表现为双折射现象。
电学和磁学响应性
部分高分子液晶具有电学和磁学响应性,能够在外加 电场或磁场的作用下改变其性质。
高分子液晶的应用领域
显示技术
利用高分子液晶的电学响应性 和光学各向异性,用于制造平 板显示器、电子书等显示设备
柔性链状高分子液

由柔性链状分子组成,具有较低 的粘度和弹性,主要应用于纤维 、塑料等领域。
侧链型高分子液晶
由侧链含有刚性基团的高分子组 成,具有较好的机械性能和热稳 定性,主要应用于工程材料等领 域。
高分子液晶的结构
层状结构
高分子液晶分子在平面内排列成层状结构,层内分 子相互平行且取向一致,层间分子取向不同。

生物医学
高分子液晶材料可应用于药物 载体、组织工程和生物医学成 像等领域。
传感器和驱动器
利用高分子液晶的电学和磁学 响应性,开发传感器和驱动器 等器件。
先进材料
高分子液晶作为新型功能材料 ,在能源、环保等领域具有广
泛的应用前景。
02 高分子液晶的分类与结构
高分子液晶的分类
刚性棒状高分子液

由刚性棒状分子组成,具有较高 的热稳定性,主要应用于光电子 器件等领域。
等,发掘更多潜在应用价值。
电场取向效应
在外加电场的作用下,高分子液晶的 分子能够沿着电场方向取向排列,产 生明显的电场取向效应。
机械性能
韧性
高分子液晶具有较好的韧性,不易脆断。
硬度与耐磨性

《高分子液晶及》PPT课件

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22
6)Kevlar 119 用作橡胶增强材料,耐疲劳性与压缩特 性较佳
7)Kevlar 129 高韧性,用于火前的固体发动机外壳和 导弹发射管
8)Kevlar 149 用于直升飞机和雷达天线罩等复合材料 部件
9)Kevlar 222 作防弹背心用 10)Kevlar M/B 浆粕类,用于增强弹性体、传送带、
+ 环氧树脂
固化 NEt 3
MC
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34
4)原位(In-Situ)异构化方法
由两个相容的无规线团状聚合物,在加热过程中发 生异构化而形成刚性分子。
[N
O O
O
] O n
N Ar
柔性聚异酰亚胺
O
[N
O
O
] N Ar n O
刚性聚酰亚胺
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35
(三)力学性能
分子复合材料的力学性能在很大程度上取决于刚性
+ CH3
O S CH2-N+a
H2 PPTA
[N N-+a
N- CO Na
] CO n
红色均匀溶液
DMSO对各种柔性链聚合物有强的溶解能力。
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30
3.共聚合方法
1)嵌段共聚
H 2N ( N6 ) COOH + ClCO
NEt 3 COCl
ClCO
CO ( NH N6 ) COOH
I
I + H2N
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28
1980年 日本的高柳素夫等制备了以PPTA增强尼龙6的 分子复合材料.
编辑ppt
29
(二)制备方法
1. 共沉淀法
将棒状聚合物与柔性链聚合物溶解在共同溶剂中, 在低于液晶形成的临界浓度下沉淀。尽可能避免结晶 的生成。棒状分子形成很细的微纤网络,尺寸约30nm。

2024版《液晶高分子》ppt课件

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《液晶高分子》ppt课件
目录
• 液晶高分子概述 • 液晶高分子结构与性质 • 液晶高分子合成与制备方法 • 液晶高分子表征与测试技术 • 液晶高分子材料应用实例 • 液晶高分子发展趋势与挑战
01
液晶高分子概述
液晶高分子定义与特点
定义
液晶高分子是一类具有液晶性质的 高分子材料,其分子结构介于晶体 和液体之间,表现出独特的物理和 化学性质。
特点
液晶高分子具有高弹性、高韧性、 高强度、高耐热性、高耐化学腐蚀 性以及优异的电学、光学和磁学性 能。
液晶高分子发展历程
早期研究
20世纪60年代,人们开始研究液晶高分子的合成 和性质。
理论发展
70年代,随着液晶理论的不断完善,液晶高分子 的研究逐渐深入。
应用拓展
80年代以来,液晶高分子在显示技术、光电子器 件、生物医学等领域的应用不断拓展。
功能化液晶高分子
研究具有光、电、磁等特殊功能 的液晶高分子材料,拓展其在光 电显示、传感器等领域的应用。
生物相容性液晶高分子
开发具有良好生物相容性和生物 活性的液晶高分子材料,应用于 生物医学领域,如组织工程、药 物载体等。
现有材料性能提升策略
分子结构设计
通过改变液晶高分子的分子结构,如引入刚性基团、增加 分子链长度等,提高其力学性能和热稳定性。
共混改性
将液晶高分子与其他高分子材料进行共混,实现性能互补 和优化,提高综合性能。
纳米复合
利用纳米技术将液晶高分子与无机纳米粒子进行复合,制 备出具有优异性能的纳米复合材料。
面临挑战及解决思路
加工成型困难
液晶高分子通常具有较高的熔点和粘度,加工 成型困难。可通过改进加工工艺、采用高温高 压成型等方法解决。

第四章液晶高分子详解PPT课件

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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,或称液晶单体,再通过共聚、均聚 或接枝反应实现小分子液晶的高分子化。
一、溶液型侧链高分子液晶
当溶解在溶液中的液晶分子的浓度达到一定值时,分子在 溶液中能够按一定规律有序排列,呈现部分晶体性质,此 时称这一溶液体系为溶液型液晶。当溶解的是高分子液晶 时称其为溶液型高分子液晶。
聚 合 反 应 C H 2 C H C (H 2 )C 8O O H
.
C HC H 2 n C H 2 C (H 2 )C 7O O H
16
② 接枝共聚
.
17
③ 缩聚反应
.
18
2.溶液型侧链聚合物液晶的晶相结构与性质
溶液型高分子液晶 在溶液中通常可以 形成三种晶相,即 近晶相的层状液晶 (lamellar)、向列型 六角型紧密排列液 晶(hexagonal)和立 方晶相液晶(cubic)。
单体液晶(monomer liquid crystals,MLCs)
.
3
液晶的发现
1888年,奥地利植物学家菲德烈莱尼泽(Friedrich Reinitzer)在加热安息香酸胆固醇脂(cholesteryl benzoate)时发现这种物质在145℃融解,但却呈现混浊 的糊状,而在179℃时突然变为透明液体。由于其特殊的 性质,莱尼泽拜访李曼并深入研究,证实其为一种具结 晶性的液体,两人便命名这种物质为Liquid Crystal,即 液态结晶的意思。莱尼泽和李曼被誉为液晶之父。
(1)聚合物骨架
在侧链液晶中使用的聚合物骨架一般都具有良好的柔 性,起着将小液晶分子连接在一起,并对其运动范围 进行一定限制的作用。
.
24
最常见的作为骨架的聚合物包括:聚丙烯酸类、聚环 氧类和聚硅氧烷等柔性较好的聚合物。柔性好的聚合 物链对液晶相的形成干扰较小,对液晶的形成有利。

液晶高分子材料 PPT课件

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33
(2)接枝共聚
这类合成方法的通式如下:
AAA
+B
AAA BBB
例如将含致晶单元的乙烯基单体与主链硅原子 上含氢的有机硅聚合物进行接枝反应,可得到主链 为有机硅聚合物的侧链型高分子液晶。
34
(3)缩聚反应
这类合成方法的通式如下:
AB n
[ A BA B ]n + (n-1) ab
例如,将含有致晶单元的氨基酸通过自缩合 即可得到侧链型高分子液晶。
含有双键、三键的二苯乙烯、二苯乙炔类的液 晶的化学稳定性较差,会在紫外光作用下因聚合或 裂解失去液晶的特性。
23
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,液晶相的形成也赖于外部条 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。
清亮点Tcl:当化合物在升高温度时突然变为各向同性的 透明液体时,相应的转变温度称为清亮点
共聚酯液晶的清亮点Tcl随其相对分子质量的增加 而上升。当相对分子质量增大至一定数值后,清亮
点趋于恒定。布鲁斯坦(Blurmstein)据此总结出一经
验公式为:其中,C1和C2为常数。
1 TLC

C1

C2 Mn
高分子液晶材料
液晶态相关概念 高分子液晶分类 高分子液晶结构及性能 高分子液晶材料表征方法 高分子液晶的应用
1
什么是液晶(LC)?
某些物质受热熔融或被溶剂溶解后,虽然它有液体的流 动性,但却保持着晶态物质分子的有序性,体现出晶体的各 向异性,形成一类兼有晶体和液体部分性质的过渡态, 这种 中间状态状称为液晶态。

液晶高分子的设计与合成ppt课件

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*
*
n
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**
*
n
n
n
n
n
精选ppt
25
1、侧链型液晶的分子设计
• 柔性链段去偶合模型
在主链与液晶基元之间插入柔性链段,该柔性链段 能够解除主链和液晶基元两者运动间的“偶合”,使 两者各自独立运动,互不干扰。
*
C H 2-C H
* n
C=O
O (C H 2)6
O -C 6H 4-C 6H 4-C N
液晶高分子
( Liquid Crystal Polymers)
精选ppt
1
液晶高分子-概述
n
晶态
液晶
液态
兼有液体流动性和晶体光学各向异性的有序态称为液晶。
液晶具有强的光散射,一般是浑浊的。液晶具有很大 的双折射的性质。
液晶的发现
精选ppt
2
Reinitzer
Lehmann
概述-液晶聚合物的分类
向列相(N) 近晶相(S) 胆甾相 (Ch)
ΔT/℃ 65
* CH2-C(CH3) n COO (CH2)6-O
COO
OCH3
G60S125N262I 202
* CH2-C(CH3) n COO (CH2)6-O
COO
CH=N- CN
G15S334I
283
精选ppt
28
2、合成方法
主链柔性大分子链:聚丙烯酸酯类、聚硅氧烷、 聚苯乙烯、聚乙烯醇。
Nre→SA→N →I
精选ppt
26
• 影响因素:
主链影响:不能完全去偶,主链与侧链运动相互受影响。
间隔链长度的影响:间隔链长度增加,Tg下降,

8.液晶高分子课件

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8
2020/10/29
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9
2020/10/29
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2020/10/29
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12Biblioteka 液晶热致型液晶溶致型液晶
2020/10/29
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13
热致型液晶:
由温度改变而产生的液晶相。
测试方法:1.热台偏光显微镜,2.差示量热 法(DTA),3.差热扫描量热法(DSC), 4.X-射线
2020/10/29
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14
溶致型液晶:
液晶相的存在依赖于一种组分(水,油, 表面活性剂或在较大的分子混合变化中的 其他物质)在另一种组分中的浓度。
18
2020/10/29
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19
相分类原则
1.平移有序性 2.键取向有序性 3.近晶层之间的关联性 4.是否有手征性 5.是否呈立方结构
2020/10/29
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20
1. 向列相
是唯一没有平移有序的液晶,它是液晶中 最重要的成员,得到最广泛的应用。
聚酰亚胺(PIM)
2020/10/29
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66
溶致侧链液晶高分子
溶致侧链液晶高分子的侧链多呈双亲结构, 一端亲水,一端亲油,类似表面活性剂, 一般以水作溶剂,溶液到达一定临界溶度, 将形成胶束,继续增加浓度,形成液晶相, 双亲结构的侧链有利于在溶液中形成液晶。

【学习课件】第四章、液晶高分子材料

【学习课件】第四章、液晶高分子材料

2021/7/13
35
三、高分子液晶的分类及其合成路线:
❖ 1、聚芳族酰胺类 ❖ 其代表是Kevlar和Kevlar49,1972年2月投入
工业化生产。 ❖ Kevlar是聚对苯二甲酰 对苯二胺,是溶致性
液晶。
2021/7/13
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OO C CNH Nn H
OO CC l CC+ l N2H N2H
2021/7/13(20℃,
M=29700);纵坐标为粘度;横坐标为浓度 29
❖ Kevlar是一种溶致性液晶,就是必须将它 溶在一定的溶剂中,设法形成液晶态,
❖ Kevlar是聚对苯二甲酰对苯二胺,它溶解 在浓H2SO4中,刚性分子链都成伸展状态, 调节溶液的浓度和温度可使溶液由各向同 性转变成各向异性,即形成液晶。
❖ 直到1960年代后期,液晶研究才扩展到高分子领域。
2021/7/13
20
❖ 1972年美国的杜邦公司首次得到了液晶高分子,制 成高取向的纤维,其商业名为Kevlar,
❖ Kevlar具有高抗张强度,从此液晶高分子成为热门 研究领域。
❖ 高分子液晶的结构和性质与小分子液晶相似,要求 有棒状刚性结构,但又有自己的结构特点。
O CH3
O
4,4 一 二甲氧基氧化偶氮苯
(1)其分子的长宽比≈2.6,长厚比≈5.2 (2)两个极性端基之间的相互作用,有利于形成似线性结构。
2021/7/13
10
晶体 固态 刚性
浑浊液体, 流动性与水 相近,光学 双折射
透明液 体,各 向同性
Tm=116℃
Tc=134 ℃为清晰点
2021/7/13
2021/7/13
42
Xydar
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光学非线性液晶高分子
• 有人以腰接和端接两种方式将非线性光学活性基团 挂接到梯形聚硅氧烷主链上,制得了具有非线性光 学活性的梯形高分子。与挂接同类活性基团的单链 高分子相比,前者具有高得多的抗衰减稳定性, 80℃、120h的老化实验表明,梯形高分子极化膜的 取向因子的保留值相当于相应的单链高分子极化膜 的2倍。梯形高分子的上述性能优势可能与其较高 的分子链刚性有关。
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高分子液晶
液晶高分子是在一定条件下能以液晶相态存在的 高分子。 形成液晶相结构的棒状小分子作为高分子结构单 元的一部分同其它分子链段共同组成高分子链, 那这种高分子就有可能呈现液晶状态。在高分子 液晶中把这种具有一定长径比的结构单元称为 “液晶基元”。液晶基元可以位于在高分子链的 不同位置。
液晶高分子分类
液晶高分子的向列型结构 向列型液晶中,液晶基元仅 仅是彼此平行排列,不形成 层状,它们的重心排列是无 序的,只保留固体的一维有 序性,液晶基元可以沿其轴向移动。
液晶高分子的胆甾型结构
胆甾型液晶的名称来源于一些 胆甾醇衍生物所形成的液晶态结构。 实际上,许多同胆甾醇无关的其它 分子也可呈这种形态。在这类液晶 中,液晶基元彼此平行排列成层状 络构,但同近晶型结构不同,其轴 向在层面上,层内各基元之间的排列同向列型相 类似,重心是无序排布的,相邻的层与层之间, 基元的轴向取向规则地依次扭曲一定的角度,层 层累加而形成螺旋面结构,因而有极高的旋光性。
液晶高分子复合材料
• 已知利用直径为数微米或更粗的玻璃纤维、碳 纤维等宏观纤维为增强剂,以热塑性聚合物为 基体树脂,可以制成具有很高强度和模量的复 合材料;且纤维的直径越小、长径比越高,增 强效果越显著。液晶高分子纤维(如芳纶)有很 高的强度和模量,同样可以用作高性能复合材 料增强剂。此外,利用热致性液晶高分子 (TLCP)熔体在加工过程中能够生成亚微米级 微纤的性质,可以将它与热塑性树脂共混,所 得共混物经熔融挤塑或注塑等过程加工而成的 材料即含有TLCP增强微纤。
液晶态的形成
据统计,在全部的有机物中,能形成液晶态的 分子大约占5%。一般来说,可以形成液晶态的分 子要满足以下三个条件。 分子具有不对称的几何形状。如细长棒状、平板 状或盘状。 分子要有一定的刚性。如含有多重键、苯环等刚 性基团。 分子之间要有适当大小的作用力以维持分子的有 序排列。为此要求液晶分子含有极性或易于极化 的基团。
液晶高分子分类
按单体结构分类的高分子液晶 两亲分子
单 体 聚 合 物
液 晶 相 的 性 质
非两亲分子
棒状
盘状
溶致性
热致性或溶 致性
热致性
热致性
热致性
液晶高分子的结构类型
• 液晶有三种不同的结构类型:近晶型、向列型和 胆甾型,
近晶型结构
向列型结构
胆甾型结构
液晶高分子的近晶型结构
近晶型液晶中,液晶基元相互平行 排列成层状结构,其轴向与层片平 面垂直。层内棒状结构的排列保持 着大量的二维固体有序性。棒状结 构在层内可以移动,但不能来往于层间。因此, 不能发生垂直于层片方向的流动,而片层之间 可以相互滑移。
液晶高分子
组员
张翩 王月 席长娜 周晴晴
物质的液晶态
物质的存在形式除人们熟悉的液态、晶态和气 态以外,还有等离子态、无定形固态、起导态、中 子态、液晶态等其他聚集态结构形式如果一个物质 已部分或全部地丧失了其结构上的平移有序性而仍 保留取向有序性,它即处于液晶态。液晶态与晶态 的区别在于它部分缺乏或完全没有平移有序性,而 与液态的区别则在于它仍存在一定的取向有序性。
通用高分子的液晶化改性
• 对通用高分子进行液晶化改性,既可以提高通用高分 子材料的使用性质,也有利于降低成本。热致性液晶 高分子的最早发现.就是利用线形刚性结构对羟基苯 甲酸(HBA)对通用高分子PET改性的结果。因此,通 用高分子的液晶化改性很早就受到了重视,所涉及的 通用高分子品种也从PET发展到聚酰胺和聚碳酸酯等 其他品种。
液晶高分子复合材料
• 由于TLCP与热塑性树脂通常是不相容的,两相间的 黏结差,使应力不能有效地从基体树脂向作为增强 剂的TLCP微纤传送,从而限制了TLCP的增强效果。 TLCP与热塑性树脂的相容性可通过添加第三组分得 到改善。比如有人发现,轻度磁化的聚苯乙烯锌盐 (SPS)既与某聚酯型TLCP部分相容,也与聚砜(PSF) 部分相容。以SPS为增容剂可以明显改善TLCP与 PSF的相容性。以2%SPS增容的TLCP/PSF(20/80) 共混物与不含SPS的共混物相比,相界面结构得到 明显改善,材料的拉伸强度提高了约70%,拉伸模 量提高了约30%。
根据液晶基元在高分子中的位置,可以将液晶高 分子分为两类: 主链为柔性分子链,侧链带有液晶基元的高分子称为 侧链型液晶高分子 液晶基元位于聚合物主链上时称为主链型液晶高分子 根据液晶的生成条件,也可把它分为两类,把物 质溶解在溶剂中所形成的液晶叫做溶致液晶,而把加 热到其熔点或玻璃化温度以上形成的液晶称为热致液 晶。
高分子液晶的研究
• 液晶高分子将高分子量和液晶相序有机地结合使其具 有一些优异特性。例如,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。 • 研究和开发液晶高分子,不仅可提供新的高性能材料 并导致技术进步和新技术的发生,而且可促进分子工 程学、合成化学、高分子物理学、高分子加工以及高 分子应用技术的发展。此外,由于许多生命现象与物 质的液晶态相关,对高分子液晶态的研究也有助于对 生命现象的理解并可能导致有重要意义的新医药材料 和医疗技术的发现。因此,研究液晶高分子具有重要 意义。
光学非线性液晶高分子
• 当一束波长为1.06µm的近红外线激光通过一块
适当放置的非线性光学介质后,将会发现出射光 除了1.06µm的红外线外,还有0.53µm的绿色光。 1.06µm 0.53µm 这个使入射光频率增大一倍的现象就是光倍频现 象,而能产生光倍频现象的介质则称为非线性光 学介质。非线性光学效应除光倍频外,还有泡克 耳效应、克尔效应、三倍频和四波混频现象等。
通用高分子的液晶化改性
• 例如有人合成了具有液晶性的环氧树脂,发现将该 树脂加入普通环氧树脂(ER)中熔融共混,可明显提 高材料的性能。当液晶树脂含量为4%时,拉伸强 度由ER的22MPa提高到42MPa,冲击强度由 1.42kg·cm/cm提高到3.96k8·cm/cm;加入适 当增容可用下式表示: • 式中长方框表示分子中的刚性环状结构,如1,4— 苯基、2,6—茶环、1,4—环已基等;X和Y为刚 性基团上的取代基,可为烷基、烷氧基、硝基、卤 素等;L为两环之间的连接基,可以为酯基、酰胺 基、偶氮基、氧化偶氮基、反式乙烯基等;环与环 之间还可直接相连,如联苯、三联苯等
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