第四章高分子液晶材料上课版
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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=CH—COOR’、 —Cl、 —Br、
—NO2等。
37
2.影响聚合物液晶形态与性能的因素
影响高分子液晶形态与性能的因素包括外 在因素和内在因素两部分。 内在因素为分子结构、分子组成和分子间力。 外部因素则主要包括环境温度、溶剂等。
29
高分子液晶具有以上四种结构形态，其中，以具有向 列态或近晶态的高分子较多，也是人们较为感兴趣的高 分子液晶。 由于液晶相是一种有序结构，所以，凡是可以用于 有序结构分析的方法都能用来表征液晶性质。例如，偏 光显微镜、X-射线衍射和差热分析等。
如何分析呢？
30
3.根据高分子液晶的形成过程分类
按液晶的形成条件可分为溶致性液晶、热致性液晶、压致 型液晶、流致型液晶等等。 熔融型液晶形成过程：
第四章高分子液晶材料
1
研究内容
4.1高分子液晶概述 4.2高分子液晶的性能分析与合成方法
4.3高分子液晶的研究和表征方法 4.4高分子液晶的其他性质与应用
2
高分子材料结晶形态
根据结晶条件不同，又可形成多种形态的晶体：单晶、球 晶、伸直链晶片、纤维状晶片和串晶等。 （1）单晶 具有一定几何外形的薄片 状晶体。一般聚合物的单晶只 能从极稀溶液（质量浓度小于 0.01wt%)中缓慢结晶而成。 单晶
其通常采用加成聚合或缩聚反应制备。
47
一、溶致型侧链高分子液晶
1.溶致型侧链高分子液晶的合成
A型液晶的合成
通过加聚反应形成侧链高分子液晶。 通过接枝反应与高分子骨架连接，构成侧链高 分子液晶。
49
一、溶致型侧链高分子液晶
2.溶致型侧链高分子液晶的晶相结构与性质
随着温度、浓度的变化，溶致型侧链高分子液晶在溶液中
8
液晶的发现
液晶现象是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 的现象。他发现，当该化合物被加热时，在145℃ 和179℃时有两个敏锐的“熔点”。在145℃时，晶 体 转变为混浊的各向异性的液体，继续加热至179℃ 时，体系又进一步转变为透明的各向同性的液体。
液晶应用的历史却比较短， 于1960年左右才开始
13
小分子液晶 已发现许多一些有机化合物质具有液晶特性。 形成液晶的条件： 1) 致晶单元:导致液晶形成的刚性结构部分。 2）分子的长度和宽度的比例R>>l，呈棒状或 近似棒状的构象。 3）凝聚力:强极性基团、高度可极化基团、氢 键等相联系的。
14
高分子液晶与小分子液晶相比特殊性
子链上或者致晶单元上带有不同结构和性质的基团，都会
对高分子液晶的偶极矩、电、光、磁等性质产生影响。
41
1)内部因素对高分子液晶形态与性能的影响 刚性连接单元
致晶单元中的刚性连接单元的结构和性质直接 影响液晶的稳定性。 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。
从外形上看，致晶单元通常呈现近似棒状或片状的 形态，这样有利于分子的有序堆砌。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。在高分子液晶中 这些致晶单元被柔性链以各种方式连接在一起。
34
液晶的结构特征 高分子液晶是由刚性部分和柔性部分组成。
刚性部分通常由两个苯环或脂肪环或芳香杂环通过一个刚 性连接单元连接组成。这个刚性连接单元的作用是阻止两个环 的旋转。
① 热稳定性大幅度提高；
② 热致型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。
从结构上分析，除了致晶单元、取代基、末端基 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。
15
一、高分子液晶的分类与命名
1.根据聚合物液晶分子特征分类 按致晶单元与高分子的连接方式，可分为主链型 液晶和侧链型液晶。
以盘状分子聚合的高分子液晶也极为少见.
32
表5-2 按单体结构分类的高分子液晶
两亲分子
单 体
非两亲分子
棒状
盘状
聚 合 物
液 晶 相 的 性 质
溶致性
热致性或溶 致性
热致性
热致性
热致性
33
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
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，称为致晶单元。
胆甾型
26
色，并有极高的旋光能力——“显示材料”
Hale Waihona Puke 向列相薄层: 介面力与液晶弹性力竞争之结果
胆固醇相之指纹结构
27
悬浮在高分子当中的液晶
胆固醇相液晶
28
盘型液晶
碟状介晶态直到 1977 年才被 Chandrasekhar 等人发现，构成 它们的基元多为扁平碟子状。
看来，液晶不是 全为棒状结构
现在发现，除了刚性部分均呈长棒型结构的液晶分子外， 还有一类液晶是由刚性部分呈盘型的分子形成。在形成的液晶 中多个盘型结构叠在一起，形成柱状结构。这些柱状结构再进 行一定有序排列形成类似于近晶型液晶。这一类液晶通常记为 D。
热
固体
冷
液晶
热
冷
各向同性液体
溶液型液晶形成过程：
固体 +溶剂
-溶剂
液晶
+溶剂
-溶剂
各向同性液体
31
按形成高分子液晶的单体结构，两亲型和非两亲型两
类。 两亲型指兼具亲水和亲油（亲有机溶剂）作用的分子 （极少）溶致性液晶。 非两亲型是一些几何形状不对称的刚性或半刚性的棒状
或盘状分子（绝大多数)热致性液晶。
16
表5-1 致晶单元与高分子链的连接方式
液晶类型
结构形式
名称 纵向型 垂直型
主链型
星型
盘型 混合型
17
多盘型
支链型
树枝型
18
梳型 多重梳型 盘梳型 侧链型 腰接型 结合型
网型
19
一、高分子液晶的分类与命名
2.按液晶的形态分类
按分子排列的形式和有序性的不同，液晶主要有三种结构
类型：近晶型、向列型和胆甾型。
42
1)内部因素对高分子液晶形态与性能的影响
高分子链的形状、刚性大小都对液晶的热稳定性起到重 要作用。
在高分子链段中引入饱和碳氢链使得分子易于弯曲，降
低刚性连接单元的刚性，可得到低温液晶态。
在苯环共轭体系中，增加芳环的数目可以增加液晶的热
稳定性。用多环或稠环结构取代苯环也可以增加液晶的热稳 定性。
38
2.影响聚合物液晶形态与性能的因素 1)内部因素对高分子液晶形态与性能的影响
刚性部分
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。 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。
39
1)内部因素对高分子液晶形态与性能的影响
20
2.按液晶的形态分类（续） （1）近晶型液晶
近晶型液晶是所有液晶中最接近结 晶结构的一类，棒状分子互相平行排列成 层状结构。分子的长轴垂直于层状结构平
面。层内分子排列具有二维有序性。但这
些层状结构并不是严格刚性的，分子可在 本层内运动，但不能来往于各层之间。层 状结构之间可以相互滑移，而垂直于层片 方向的流动却很困难。
9
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。
的形成也是必要的。
44
2)外部因素对高分子液晶形态与性能的影响
对于溶致型液晶，溶剂与高分子液晶分子之 间的作用起非常重要的作用。溶剂的结构和极性决 定了与液晶分子间的亲和力的大小，进而影响液晶 分子在溶液中的构象，能直接影响液晶的形态和稳
定性。控制高分子液晶溶液的浓度是控制溶液型高
分子液晶相结构的主要手段。
43
2)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
层列相的一种纹理
23
向列相
向列相
24
层列相中之TGB结构
向 列 相
25
2.按液晶的形态分类（续） （3）胆甾型液晶
胆甾型：分子是长而扁平的。它们依靠端基的作用，平
行排列成层状结构，长轴与层片平面平行。
层内分子排列与向列型类似，棒状分子分层平行排 列，在每个单层内分子排列与向列型相似，相邻两层中 分子长轴依次有规则地扭转一定角度，分子长轴在旋转 3600后复原。 两个取向相同的分子层之间的距离称为胆甾型液晶 的螺距。由于扭转分子层的作用，照射在其上的光将发 生偏振旋转，使得胆甾型液晶通常具有彩虹般的漂亮颜
可以依次形成近晶型的层状液晶、向列型六角形紧密排列
液晶和立方晶相液晶。
3.溶致型侧链高分子液晶的应用
高分子膜材料和胶囊，用于混合物的分离纯化和药物的控 制释放。
50
二、溶致型主链高分子液晶
与侧链高分子液晶不同，溶致型主链高分子液晶一般不 具有两亲结构，在溶液中也不形成胶束结构。这类液晶 在溶液中形成液晶态是由于刚性高分子主链相互作用， 进行紧密有序堆积的结果。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。
3
（2）球晶 聚合物最常见的结晶形态，为圆 球状晶体，尺寸较大，一般是由结晶 性聚合物从浓溶液中析出或由熔体冷 却时形成的。球晶在正交偏光显微镜 下可观察到其特有的黑十字消光或带 同心圆的黑十字消光图象。
球晶的黑十字消光现象
4
球晶的偏光显微照片
5
球晶的偏光显微照片
6
球晶的偏光显微照片
7
球晶的偏光显微照片
21
近晶型
2.按液晶的形态分类（续）
（2）向列型液晶
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，并可在取向方向互相穿越。因
此，向列型液晶的宏观粘度一般都比较小，
是三种结构类型的液晶中流动性最好的一种。
向列型
22
层列型之锥扇纹理
分子构型和分子间力
在热致性高分子液晶相态是影响性能最大的因素。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。
溶致性高分子液晶不存在上述问题。
40
1)内部因素对高分子液晶形态与性能的影响
致晶单元形状
液晶形态的形成有密切关系。
致晶单元呈棒状的，有利于生成向列型或近晶型液晶； 致晶单元呈片状或盘状的，易形成胆甾醇型或盘型液晶。 另外，高分子骨架的结构、致晶单元与高分子骨架之 间柔性链的长度和体积对致晶单元的旋转和平移会产生影 响，因此也会对液晶的形成和晶相结构产生作用。在高分
刚性体 聚合物 骨架
连接单元
取代基
35
液晶的结构特征 致 晶 单 元 刚 性 连 接 单 元
苯环 脂肪环 芳香杂环
亚氨基（－C＝N－）、 反式偶氮基（－N＝N－） 氧化偶氮（－NO＝N－） 酯基（－COO－） 反式乙烯基（－C＝C－）
36
在致晶单元的端部通常还有一个柔软、易弯
曲的取代基，这个端基单元是各种极性的或非极性
10
4.1高分子液晶概述
液晶的基本概念
液晶是某些物质在熔融态或在溶液状态下形成的有 序流体的总称。它是一种结晶态 , 既具有液体的流 动性又具有晶体的各向异性特征。
11
特 征
加热熔成各向同性的液体，经冷却又能回到液晶态
出现一系列光辉夺目的彩虹色
液晶的发现与此彩 色现象密切相关
12
在日常生活中，液晶材料正通过各种应用 及其优异性能被愈来愈多的人所认识，如彩色液 晶显示器、各种传感器等 , 这些主要是小分子液 晶材料。
45
4.2高分子液晶的性能分析与合成方法
一、溶致型侧链高分子液晶
溶致型液晶（lyotropic liquid crystals):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，形成具有晶体性质的聚集体， 此时称这一溶液体系为溶液型液晶。
46
溶致型液晶
溶致型侧链高分子液晶指刚性结构处在聚合物 侧链上，并在溶解过程中形成液晶态的高分子材料。 侧链通常含有两亲结构，即一端亲水、一端亲油， 这样在溶液中有利于分子的有序排列。侧链的任何 一端都可以和聚合物骨架连接，构成梳状液晶分子，
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=CH—COOR’、 —Cl、 —Br、
—NO2等。
37
2.影响聚合物液晶形态与性能的因素
影响高分子液晶形态与性能的因素包括外 在因素和内在因素两部分。 内在因素为分子结构、分子组成和分子间力。 外部因素则主要包括环境温度、溶剂等。
29
高分子液晶具有以上四种结构形态，其中，以具有向 列态或近晶态的高分子较多，也是人们较为感兴趣的高 分子液晶。 由于液晶相是一种有序结构，所以，凡是可以用于 有序结构分析的方法都能用来表征液晶性质。例如，偏 光显微镜、X-射线衍射和差热分析等。
如何分析呢？
30
3.根据高分子液晶的形成过程分类
按液晶的形成条件可分为溶致性液晶、热致性液晶、压致 型液晶、流致型液晶等等。 熔融型液晶形成过程：
第四章高分子液晶材料
1
研究内容
4.1高分子液晶概述 4.2高分子液晶的性能分析与合成方法
4.3高分子液晶的研究和表征方法 4.4高分子液晶的其他性质与应用
2
高分子材料结晶形态
根据结晶条件不同，又可形成多种形态的晶体：单晶、球 晶、伸直链晶片、纤维状晶片和串晶等。 （1）单晶 具有一定几何外形的薄片 状晶体。一般聚合物的单晶只 能从极稀溶液（质量浓度小于 0.01wt%)中缓慢结晶而成。 单晶
其通常采用加成聚合或缩聚反应制备。
47
一、溶致型侧链高分子液晶
1.溶致型侧链高分子液晶的合成
A型液晶的合成
通过加聚反应形成侧链高分子液晶。 通过接枝反应与高分子骨架连接，构成侧链高 分子液晶。
49
一、溶致型侧链高分子液晶
2.溶致型侧链高分子液晶的晶相结构与性质
随着温度、浓度的变化，溶致型侧链高分子液晶在溶液中
8
液晶的发现
液晶现象是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 的现象。他发现，当该化合物被加热时，在145℃ 和179℃时有两个敏锐的“熔点”。在145℃时，晶 体 转变为混浊的各向异性的液体，继续加热至179℃ 时，体系又进一步转变为透明的各向同性的液体。
液晶应用的历史却比较短， 于1960年左右才开始
13
小分子液晶 已发现许多一些有机化合物质具有液晶特性。 形成液晶的条件： 1) 致晶单元:导致液晶形成的刚性结构部分。 2）分子的长度和宽度的比例R>>l，呈棒状或 近似棒状的构象。 3）凝聚力:强极性基团、高度可极化基团、氢 键等相联系的。
14
高分子液晶与小分子液晶相比特殊性
子链上或者致晶单元上带有不同结构和性质的基团，都会
对高分子液晶的偶极矩、电、光、磁等性质产生影响。
41
1)内部因素对高分子液晶形态与性能的影响 刚性连接单元
致晶单元中的刚性连接单元的结构和性质直接 影响液晶的稳定性。 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。
从外形上看，致晶单元通常呈现近似棒状或片状的 形态，这样有利于分子的有序堆砌。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。在高分子液晶中 这些致晶单元被柔性链以各种方式连接在一起。
34
液晶的结构特征 高分子液晶是由刚性部分和柔性部分组成。
刚性部分通常由两个苯环或脂肪环或芳香杂环通过一个刚 性连接单元连接组成。这个刚性连接单元的作用是阻止两个环 的旋转。
① 热稳定性大幅度提高；
② 热致型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。
从结构上分析，除了致晶单元、取代基、末端基 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。
15
一、高分子液晶的分类与命名
1.根据聚合物液晶分子特征分类 按致晶单元与高分子的连接方式，可分为主链型 液晶和侧链型液晶。
以盘状分子聚合的高分子液晶也极为少见.
32
表5-2 按单体结构分类的高分子液晶
两亲分子
单 体
非两亲分子
棒状
盘状
聚 合 物
液 晶 相 的 性 质
溶致性
热致性或溶 致性
热致性
热致性
热致性
33
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
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，称为致晶单元。
胆甾型
26
色，并有极高的旋光能力——“显示材料”
Hale Waihona Puke 向列相薄层: 介面力与液晶弹性力竞争之结果
胆固醇相之指纹结构
27
悬浮在高分子当中的液晶
胆固醇相液晶
28
盘型液晶
碟状介晶态直到 1977 年才被 Chandrasekhar 等人发现，构成 它们的基元多为扁平碟子状。
看来，液晶不是 全为棒状结构
现在发现，除了刚性部分均呈长棒型结构的液晶分子外， 还有一类液晶是由刚性部分呈盘型的分子形成。在形成的液晶 中多个盘型结构叠在一起，形成柱状结构。这些柱状结构再进 行一定有序排列形成类似于近晶型液晶。这一类液晶通常记为 D。
热
固体
冷
液晶
热
冷
各向同性液体
溶液型液晶形成过程：
固体 +溶剂
-溶剂
液晶
+溶剂
-溶剂
各向同性液体
31
按形成高分子液晶的单体结构，两亲型和非两亲型两
类。 两亲型指兼具亲水和亲油（亲有机溶剂）作用的分子 （极少）溶致性液晶。 非两亲型是一些几何形状不对称的刚性或半刚性的棒状
或盘状分子（绝大多数)热致性液晶。
16
表5-1 致晶单元与高分子链的连接方式
液晶类型
结构形式
名称 纵向型 垂直型
主链型
星型
盘型 混合型
17
多盘型
支链型
树枝型
18
梳型 多重梳型 盘梳型 侧链型 腰接型 结合型
网型
19
一、高分子液晶的分类与命名
2.按液晶的形态分类
按分子排列的形式和有序性的不同，液晶主要有三种结构
类型：近晶型、向列型和胆甾型。
42
1)内部因素对高分子液晶形态与性能的影响
高分子链的形状、刚性大小都对液晶的热稳定性起到重 要作用。
在高分子链段中引入饱和碳氢链使得分子易于弯曲，降
低刚性连接单元的刚性，可得到低温液晶态。
在苯环共轭体系中，增加芳环的数目可以增加液晶的热
稳定性。用多环或稠环结构取代苯环也可以增加液晶的热稳 定性。
38
2.影响聚合物液晶形态与性能的因素 1)内部因素对高分子液晶形态与性能的影响
刚性部分
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。 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。
39
1)内部因素对高分子液晶形态与性能的影响
20
2.按液晶的形态分类（续） （1）近晶型液晶
近晶型液晶是所有液晶中最接近结 晶结构的一类，棒状分子互相平行排列成 层状结构。分子的长轴垂直于层状结构平
面。层内分子排列具有二维有序性。但这
些层状结构并不是严格刚性的，分子可在 本层内运动，但不能来往于各层之间。层 状结构之间可以相互滑移，而垂直于层片 方向的流动却很困难。
9
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。
的形成也是必要的。
44
2)外部因素对高分子液晶形态与性能的影响
对于溶致型液晶，溶剂与高分子液晶分子之 间的作用起非常重要的作用。溶剂的结构和极性决 定了与液晶分子间的亲和力的大小，进而影响液晶 分子在溶液中的构象，能直接影响液晶的形态和稳
定性。控制高分子液晶溶液的浓度是控制溶液型高
分子液晶相结构的主要手段。
43
2)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
层列相的一种纹理
23
向列相
向列相
24
层列相中之TGB结构
向 列 相
25
2.按液晶的形态分类（续） （3）胆甾型液晶
胆甾型：分子是长而扁平的。它们依靠端基的作用，平
行排列成层状结构，长轴与层片平面平行。
层内分子排列与向列型类似，棒状分子分层平行排 列，在每个单层内分子排列与向列型相似，相邻两层中 分子长轴依次有规则地扭转一定角度，分子长轴在旋转 3600后复原。 两个取向相同的分子层之间的距离称为胆甾型液晶 的螺距。由于扭转分子层的作用，照射在其上的光将发 生偏振旋转，使得胆甾型液晶通常具有彩虹般的漂亮颜
可以依次形成近晶型的层状液晶、向列型六角形紧密排列
液晶和立方晶相液晶。
3.溶致型侧链高分子液晶的应用
高分子膜材料和胶囊，用于混合物的分离纯化和药物的控 制释放。
50
二、溶致型主链高分子液晶
与侧链高分子液晶不同，溶致型主链高分子液晶一般不 具有两亲结构，在溶液中也不形成胶束结构。这类液晶 在溶液中形成液晶态是由于刚性高分子主链相互作用， 进行紧密有序堆积的结果。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。
3
（2）球晶 聚合物最常见的结晶形态，为圆 球状晶体，尺寸较大，一般是由结晶 性聚合物从浓溶液中析出或由熔体冷 却时形成的。球晶在正交偏光显微镜 下可观察到其特有的黑十字消光或带 同心圆的黑十字消光图象。
球晶的黑十字消光现象
4
球晶的偏光显微照片
5
球晶的偏光显微照片
6
球晶的偏光显微照片
7
球晶的偏光显微照片
21
近晶型
2.按液晶的形态分类（续）
（2）向列型液晶
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，并可在取向方向互相穿越。因
此，向列型液晶的宏观粘度一般都比较小，
是三种结构类型的液晶中流动性最好的一种。
向列型
22
层列型之锥扇纹理
分子构型和分子间力
在热致性高分子液晶相态是影响性能最大的因素。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。
溶致性高分子液晶不存在上述问题。
40
1)内部因素对高分子液晶形态与性能的影响
致晶单元形状
液晶形态的形成有密切关系。
致晶单元呈棒状的，有利于生成向列型或近晶型液晶； 致晶单元呈片状或盘状的，易形成胆甾醇型或盘型液晶。 另外，高分子骨架的结构、致晶单元与高分子骨架之 间柔性链的长度和体积对致晶单元的旋转和平移会产生影 响，因此也会对液晶的形成和晶相结构产生作用。在高分
刚性体 聚合物 骨架
连接单元
取代基
35
液晶的结构特征 致 晶 单 元 刚 性 连 接 单 元
苯环 脂肪环 芳香杂环
亚氨基（－C＝N－）、 反式偶氮基（－N＝N－） 氧化偶氮（－NO＝N－） 酯基（－COO－） 反式乙烯基（－C＝C－）
36
在致晶单元的端部通常还有一个柔软、易弯
曲的取代基，这个端基单元是各种极性的或非极性
10
4.1高分子液晶概述
液晶的基本概念
液晶是某些物质在熔融态或在溶液状态下形成的有 序流体的总称。它是一种结晶态 , 既具有液体的流 动性又具有晶体的各向异性特征。
11
特 征
加热熔成各向同性的液体，经冷却又能回到液晶态
出现一系列光辉夺目的彩虹色
液晶的发现与此彩 色现象密切相关
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在日常生活中，液晶材料正通过各种应用 及其优异性能被愈来愈多的人所认识，如彩色液 晶显示器、各种传感器等 , 这些主要是小分子液 晶材料。
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4.2高分子液晶的性能分析与合成方法
一、溶致型侧链高分子液晶
溶致型液晶（lyotropic liquid crystals):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，形成具有晶体性质的聚集体， 此时称这一溶液体系为溶液型液晶。
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溶致型液晶
溶致型侧链高分子液晶指刚性结构处在聚合物 侧链上，并在溶解过程中形成液晶态的高分子材料。 侧链通常含有两亲结构，即一端亲水、一端亲油， 这样在溶液中有利于分子的有序排列。侧链的任何 一端都可以和聚合物骨架连接，构成梳状液晶分子，