热致液晶高分子结构性能与应用剖析
液晶高分子课件(带目录)
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
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。
液晶高分子的性质及应用
液晶高分子的性质及应用作者：翟洪岩、杨怀斌、岳敏、尹国强、张家乐、张维液晶高分子自上世纪70年代被开发出以来，经历了一系列的发展，现已成为普遍使用的一种高分子材料。
人们已对液晶高分子的结构、性质、合成方法以及液晶高分子的应用都有了较为深刻的认识。
这篇文章讨论的主要关于高分子液晶的性质（物理性质）及其应用。
一、高分子液晶的物理性质。
液晶高分子作为一种特殊的高分子材料，自然具有与一般高分子材料不同的性质。
液晶具有液体的流动性和固体的有序性，对外界刺激如光、机械压力、温度、电磁场及化学环境的变化具有较高的灵敏性。
高分子液晶制品具有高强度、高模量，尺寸稳定性、阻燃性、绝缘性好，耐高温、耐辐射、耐化学药品腐蚀、线膨胀率低，并有良好的加工流动性等优异性能。
1、高弹性。
液晶对外场作用较为敏感，即使不大的电磁力、切变力、表面吸附等都能使液晶产生较大形变。
液晶可独立存在展曲、扭曲、弯曲三种弹性形变。
2、粘滞性与流变性。
液晶存在取向有序性，这将影响流体力学行为。
而液晶高分子还具有的高分子的粘滞特性，这与分子长度密切相关。
一般液晶高分子为多畴状态，畴的大小在几微米之内，故在宏观上液晶高分子是各向同性的，其许多物理性质如力学性能等，表观上也是多向同性的。
溶致型液晶高分子溶液在各向同性相时，粘度随浓度增大而增大。
进入液晶相后，粘滞系数突然降低。
分子量越大，进入液晶相浓度也越低，最大粘滞系数升高。
体系进入液晶相后，指向矢受切变流的影响而沿它的流动方向取向，从而迅速降低了粘滞系数。
当切变流动停止一段时间后，样品会逐渐弛豫回原来的多畴状态。
如果在此之前就使液晶高分子降温或溶剂移走成为固态，仍可获得相当好的宏观取向，即各向异性固体。
3、其他性质。
胆甾相液晶具有螺旋结构。
因此有特殊的光学性质，如选择反射、圆二色性、强烈的旋光性及其色散、电光和磁光效应等。
二、高分子液晶的应用。
1、液晶高分子纤维液晶高分子在适当的条件下，液晶分子有自动沿分子长轴取向的倾向，体系的粘度系数也表现为各向异性，沿分子长轴方向的粘度系数较其他方向小得多，因而很容易在纺丝过程中形成沿纤维轴高度取向的结构，从而获得优异的力学性能，芳纶(Kevlar)是最早开发成功并进行工业化生产的液晶高分子纤维，它的高强度、高棋t以及优良的耐热性使它在增强材料、防护服装、防燃、高温过渔等方面发挥着重要作用。
液晶高分子的发展与应用
CATALOGUE
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技术 • 液晶高分子在显示技术中的应用 • 液晶高分子在功能材料领域的应用 • 液晶高分子产业发展现状与前景展
望
01
CATALOGUE
液晶高分子概述
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，其分子结构中含有刚性棒 状分子链段和柔性链段，能在一定条 件下呈现液晶态。
压电材料
液晶高分子具有压电效应，可将机械能转化为电能，用于制造压电传 感器、压电陶瓷等。
生物医学功能材料
生物相容性材料
液晶高分子具有良好的生物相容性和生物活性，可用于制造医疗 器械、生物材料等。
药物载体
液晶高分子可作为药物载体，用于药物的缓释、控释和靶向输送。
组织工程支架
液晶高分子可制备成具有特定孔隙结构和力学性能的组织工程支架 ，用于细胞培养、组织修复等生物医学领域。
产业创新路径
企业应积极开展产学研合作，加强技术研发和人才培养，提高自主创新能力，推动液晶高分子产业向 高端化发展。同时，拓展应用领域，开发多样化、高附加值的产品，提升产业整体竞争力。
THANKS
感谢观看
01
OLED显示技术
OLED（有机发光二极管）显示技术具有自发光的特性，能够实现更高
的对比度和更广的视角，是未来显示技术的重要发展方向。
02 03
量子点显示技术
量子点是一种纳米级别的半导体材料，具有优异的光学性能。量子点显 示技术能够实现更高的色域覆盖率和更准确的颜色表现，是未来高端显 示市场的重要竞争者。
热学性质
液晶高分子在特定温度范 围内呈现液晶态，具有独 特的热学行为，如热致变 色、热致发光等。
热致液晶高分子结构性能与应用剖析
热致液晶高分子结构性能与应用热致液晶高分子结构性能与应用摘要：热致液晶高分子(TCLP ) 是一类重要的特种工程塑料，在航空航天军事和电子电气等领域有着广泛的应用。
本文简要对热致液晶高分子的性能、合成方法以及应用作了重点阐述，总结其缺点并对其发展提出展望。
关键词：热致性，液晶高分子，特种工程塑料，各向异性1 引言液晶是一些化合物所具有的介于固态晶体的三维有序和无规液态之间的一种中间相态，又称介晶相，是一种取向有序流体，既具有液体的易流动性，又有晶体的双折射等各向异性。
[1]液晶高分子(Liquid Crystal Polymer，LCP)是具有液晶性的高分子，它们一般是由小分子液晶基元键合而成的。
根据液晶相的形成条件，可分为溶致液晶高分子(lyotropic LCP，LLCP )和热致液晶高分子(tropic LCP，TLCP)。
2 热致液晶高分子20世纪70年代，DuPont 公司著名的纤维Kevlar的问世及其商品化，开创了LCP研究的新纪元。
然而由于Kevlar 是在溶液中形成，需要特定的溶剂，并且在成形方面受到限制，人们便把注意力集中到那些不需要溶剂、在熔体状态下具有液晶性、可方便地注射成高强度工程结构型材及高技术制品的TLCP上。
1975年Roviello 首次报道了他的研究成果。
次年Jackson合成了第一个具有实用性的热致性芳香族共聚酯液晶[1]。
TCLP属于特种工程塑料，拥有优秀的力学性能，较低的熔体粘度热膨胀系数和成型收缩率，出色的耐溶剂性和较低的吸水率，优良的阻隔性能以及能在高温下长期使用等的优秀性能。
由于在熔融加工过程中容易发生分子链取向而产生部分微纤结构，从而赋予材料以类似纤维增强复合材料的形态和性质，因此被称为自增强塑料(self-reinforcing plastics )[2]。
适于制造精度铸件，广泛应用于电子工业等领域。
3热致液晶高分子的性能TCLP的分子结构与传统无规线团或者交联网络结构不同，是由长刚棒状的分子链组成当其从液晶态冷却至固态时，分子链的高度取向排列会被保留了下来，形成特有的高度取向结构，并使性能具有各向异性[3]。
热致聚芳酯液晶高分子的研究及应用
热致聚芳酯液晶高分子的研究及应用摘要：本文主要综述目前对热致性聚芳酯液晶高分子的研究及其应用，简单介绍液晶高分子的结构特点及其分类、发展及前景等。
关键词：热致聚芳酯液晶高分子、液晶态、向错结构、发展趋势。
热致液晶是由于温度变化而出现的液晶相。
低温下它是晶体结构,高温时则变为液体,这里的温度用熔点(Tm)和清亮点(T c)来标示。
液晶单分子都有各自的熔点和清亮点,在中间温度则以液晶形态存在。
目前用于显示的液晶材料基本上都是热致液晶。
在热致液晶中,又根据液晶分子排列结构分为三大类:近晶相(Smectic)、向列相(Nematic)和胆甾相(Cholesteric)。
在近20多年中,全芳族热致液晶共聚酯(Thermot ropic Liquid Crystalline Polymer,TLCP)一直受到科学界、工业界的关注,因为TLCP是一种高性能高分子材料,具有极佳的综合性能,且应用广泛TLCP传统的合成工艺为熔融缩聚，但在反应后期,反应温度高、熔体粘度大,易使聚合物产物裂解、颜色变深、出料困难.相对分子质量因裂解而降低,从而破坏了TLCP的性能.固态聚合是一个合成高相对分子质量聚合物的好方法.固态聚合是将相对分子质量较低的预聚物在低于熔点的反应温度下加热,通过端基间的反应使链增长,副产物可用氮气流或用降低反应体系压力的方法移去.固态聚合已成功地用于聚酯类和聚酰胺类高分子的工业生产.关于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的固态聚合机理、聚合反应动力学以及固态聚合的影响因素也已进行了许多研究和讨论3～6,但是固态聚合方法在液晶共聚酯中的应用仅在很少的专利中简单提及7～9,关于液晶共聚酯固态聚合的工艺条件及其机理的研究尚未见报道.由于芳族酰胺和芳族杂环液晶高分子都是溶致性的，即不能采取熔融挤出的加工方法，因此在高性能工程塑料领城的应用受到限制。
以芳族聚酯液晶高分子为代表的热致性液晶离分子正好弥补了溶致性液晶高分子的不足。
液晶高分子分子设计及合成方法研究和应用1
液晶高分子分子设计及应用1、简介液晶高分子(LCP)是指在熔融状态或溶液中具有液晶特性的高分子。
一方面，在一定程度上分子呈类似于晶体的有序排列；另一方面，又具有各项同性液体的流动性。
能够形成液晶相的高分子通常由刚性部分和柔性部分组成，刚性部分多由芳香和脂肪环状结构构成。
柔性部分则多由可以自由旋转的d键连接起来的饱和链构成。
液晶高分子的制备是将含有刚性结构和柔性结构的单体通过聚合反应连接起来。
2几种LCP的分子设计2.1主链型LCP的分子设计主链LCP是指介晶基团分布在高分子主链中的一种液晶类型。
通常，主链LCP的化学结构如下所示：C C D式中，A为介晶基元，在多数热致液晶聚合物中，其为细长棒状或板状、分子直线性得以维持的联苯衍生物或环己基系等；B为取代基，这些基团能降低转换温度；C为介晶基与柔性间隔基之间的连接基团；D为柔性间隔基，由烷撑基、硅氧烷基等组成。
2.1.1热致主链型LCP(1)分子设计对于TLCP来说，合成时最重要的问题就是生成液晶的温度必须低于其热分解温度。
而一般芳香族均聚物的熔点都高于其分解温度，所以热致主链型LCP的分子设计就是通过改性技术降低熔点，使其在热分解温度以下能呈现稳定的液晶态。
主要有以下几种方法：①在刚性主链中引入柔性结构作为柔性间隔的结构单元除了聚烯烃链段外，常用的还有聚醚链段和聚硅氧烷链段等。
然而这种方法可能会带来三个协同效应：A．降低液晶聚合物的相转变温度；B．导致相转变温度的奇一偶效应；C．产生微观分子堆砌结构的变化，即液晶态类型的转变，如由向列型转变为近晶型。
上述几种协同效应是含柔性间隔的热致主链型 LCP中存在的普遍现象，只是随着聚合物的不同，有时不很明显，有时较为明显而已。
②共聚合共聚合是改变聚合物分子主链化学结构的一种方法。
对于柔性高分子，共聚合常破坏分子链的规整性，从而降低其结晶能力和熔点；对于刚性高分子，共聚合同样可以破坏分子链的规整性，并能降低链的刚性，从而降低熔点。
液晶高分子及其应用
厚度10nm左右，大小可以几个微米到几十微米。
不同聚合物的单晶呈现不同的特征形状。
生长条件的改变对单晶的形状和尺寸等有很大的影响。
18
影响单晶形状和尺寸的因素
溶液的浓度：完善的单晶—足够稀的溶液浓度 溶液中的高分子可以彼此分离，避免分子链相互缠结。 浓度0.01% 单层片晶；浓度0.1% 多层片晶；浓度1% 球晶
是相邻排列的。
31
实际情况下，折叠链结构中规整折叠和松散折叠可能都存在，且在多层 片晶中，分子链还可以跨层折叠，即在一层晶片中的多次折叠后，转到 另一层去再折叠，使层片之间存在联结链。
例如：如果将PE和石蜡分子一起结晶，然后用溶剂抽提去石蜡，再在电 镜下观察，发现晶片与晶片之间有许多伸直链束结构的联结链。
绝大部分高分子的分子量都是分散的。不可能以无序的单分子线团聚集 成有序的晶体，它们的结晶必须要求分子链的有序排列。
分子晶体中晶胞的结构单元不是整个分子链，而是分子链的重复单元。
10
顺式、反式、旁式
顺式“cis”与反式“trans”：前者位于同一侧，后者位于另一侧
CH3
H
H
H
H
H
H H
HH
H
H
球晶直径通常在0.5-100微米之间，大的甚至达到厘米级。 正交偏光显微镜，可看到特有的黑十字消光图象和清晰的图形外观轮廓
22
原因：球晶的生长是由一个晶核开始，以相同的速率同时向空间各个方 向放射生长形成的。
晶核较少且球晶较小时，呈球形；晶核较多，会出现非球形的界面。 在球晶的生长开始阶段，它并不总是以球形对称的方式生长。不成熟的
6
4. 其它结构因素
链柔性好的结晶聚合物有利于晶体的生成。 如聚乙烯具有很强的结晶能力，而主链上含有苯环的聚对苯二甲酯因柔 性差而导致结晶能力下降，其熔体冷却速度稍快，来不及结晶。
液晶高分子及其应用
单轴液晶体垂面排列向列相的锥光干涉图 沿面排列
样品增厚或样品双折射增强
7
DTA/DSC表征
8
差热分析（DTA）和示差扫描量热法（DSC）在高分子热行为研 究得到了广泛的应用，包括与高分子液晶有关的相变或玻璃化转 变。 DTA方法给出的信号是在程序升温或降温过程中样品和标准参照 物之间出现的温度差的反映。
6 C
o
Rect. Oblique
electron density II43
24
四方相
R O O O
O
X O
R
R
R
R
O
I : X=CH 2OH II : X=COOH
O
O
R=C 12H25
R
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O O O O O O O
O
R R
R
R
R
O
O
R
25
电子显微镜
26
光学显微镜分辨本领
第四章液晶高分子详解PPT课件
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
液晶高分子(LCP)及其应用
液晶高分子（LCP）及其应用摘要:液晶高分子是近几十年来迅速兴起的一类高分子材料,由于其本身具有高一系列优异的综合性能以及与信息技术、新材料和生命科学相互促进作用,已成为材料研究的热点之一。
本文简要介绍了液晶高分子的类型、特性、主要应用以及液晶高分子发展趋势与展望。
关键词:液晶高分子；分类；特性；应用；发展趋势与展望1 引言物质在晶态和液态之间还可能存在某种中间状态，此中间状态称为介晶态，液晶是一种主要的介晶态。
液晶即液态晶体，既具有液体的流动性，又具有晶体的各向异性［1］（如介电常数各向异性，折射率各向异性等）。
自从1888年奥地利植物学家F.Reinitzer在合成苯甲酸胆甾醇时发现了液晶后,人们一直从事低分子液晶的研究,直至1941年提出液晶态存在于聚合物体系中,人们才开始进入了对高分子液晶的研究［2］。
然而其真正作为高强度、高模量的新型材料,是在低分子中引入高聚物,合成出液晶高分子后才成为可能的。
20世纪70 年代DuPont 公司首次使用各向异性的向列态聚合物溶液制出商品纤维——Fiber，紧接着纤维Kevlar 的问世及其商品化,开创了液晶高分子(以下简称LCP) 研究的新纪元。
然而由于Kevlar 是在溶液中形成需要特定的溶剂,并且在成形方面受到限制,人们便把注意力集中到那些不需要溶剂,在熔体状态下具有液晶性,可方便地注射成高强度工程结构型材及高技术制品的热致性液晶高分子上。
1975 年Roviello阿首次报道了他的研究成果。
次年Jackson 以聚酯为主要原料合成了第一个具有实用性的热致性芳香族共聚酯液晶,并取得了专利［3］。
而今,LCP 已成为高分子学科发展的重要分支学科,由于其本身具有高强度、高模量、耐高温、低膨胀系数、良好的介电性、阻燃性等一系列优异的综合性能［4］及与信息技术、新材料和生命科学相互促进作用,已成为材料研究的热点之一。
2 液晶高分子的分类［5，6］2.1 第一种分类法——热致型和熔致型按液晶形成的条件，可将高分子液晶分为热致型液晶和熔致型液晶（1）热致型液晶通过加热而呈现液晶态的物质称为热致型液晶。
液晶高分子的性质及应用
液晶高分子的性质及应用1.液晶相：液晶高分子在一定的温度范围内呈现出液晶相，即介于固体和液体之间的有序相。
液晶相可以分为各向同性和各向异性两种类型。
a.各向同性液晶相：分子的有序排列在空间中是无定向的，即没有特定的方向性。
液晶高分子在这种相态下表现出传统高分子的性质，如熔融流动性等。
b.各向异性液晶相：分子的有序排列在空间中是有定向的，即存在特定的方向性。
液晶高分子在这种相态下具有一些特殊的物理性质。
2.反射性质：液晶高分子的有序排列结构使其呈现出良好的光学性质。
其中最重要的性质是反射性质。
液晶高分子可以通过改变其结构和局部有序性来调节光的反射能力，从而实现可控反射。
这种性质可以应用于光学器件和显示技术中。
3.热学性质：液晶高分子具有较高的熔点和较低的熔体粘度。
这使得液晶高分子的加工过程相对容易，并且能够形成具有特殊形状和结构的产品。
1.液晶高分子在显示技术中的应用是最广泛的。
在液晶显示屏中，液晶高分子以液晶态存在，能够通过外加电场的调控来改变其透明度和形态。
这种特性使得液晶高分子被广泛应用于液晶电视、计算机显示器、手机屏幕等电子产品中。
2.液晶高分子还被用于光学器件的制备。
通过调节液晶高分子的结构和局部有序性，可以实现光的反射、折射、偏振等特性的可控调节，从而用于制造光学滤光片、偏振器、光学振荡器等光学器件。
3.液晶高分子还可以用于制备聚合物液晶材料。
聚合物液晶材料具有高分子的机械性能和液晶高分子的液晶性能的优点，可以在光电领域、能源储存领域等方面得到应用。
4.由于液晶高分子具有特殊的热学性质和可塑性，它们还被广泛应用于制造具有特殊形状和结构的产品。
例如，液晶高分子可以用于制造形状记忆聚合物，这些材料可以在受到外界刺激时恢复到其原始形状。
总结起来，液晶高分子具有独特的性质和广泛的应用领域。
通过调节液晶高分子的结构和局部有序性，可以实现对光学性质的控制和调节。
液晶高分子主要应用于液晶显示技术、光学器件制造、聚合物液晶材料制备以及制造形状记忆聚合物。
高分子液晶材料概念、表征方法与应用
23
高分子液晶材料概念、表征方法和应用
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。
3
高分子液晶材料概念、表征方法和应用
液晶的发现
4
高分子液晶材料概念、表征方法和应用
分类
按分子排列的形式和有序性的不同，液晶有三种结 构类型：近晶型、向列型和胆甾型。
近晶型
向列型
胆甾型
此外，液晶高分子中还有少数分子的形状呈盘状，
这些液晶相态归属于盘状液晶
5
高分子液晶材料概念、表征方法和应用
近晶型液晶
胆甾型
由于扭转分子层的作用，照射在其上的光将发生偏
振旋转，使得胆甾型高分液子液晶晶材通料概常念、具表征有方法彩和应虹用 般的漂亮颜色
8
9
高分子液晶材料概念、表征方法和应用
按形成条件分
热致性液晶
依靠温度的变化，在某一温度范围形成 的液晶态物质
溶致性液晶
依靠溶剂的溶解分散，在一定浓度范围 形成的液晶态物质
高分子液晶的分子结构特征
液晶是某些物质在从固态向液态转换时形成的 一种具有特殊性质的中间相态或过渡相态。显然过 渡态的形成与分子结构有着内在联系。分子结构在 液晶的形成过程中起着主要作用，决定着液晶的相 结构和物理化学性质。
12
高分子液晶材料概念、表征方法和应用
液晶的分子结构
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。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。
热致液晶芳香族聚酯的性能研究及应用
· 15 ·
2023 年第 8 期
热致液晶芳香族聚酯的性能研究及应用
董
莉
(中国电子科技集团公司第三十八研究所,安徽 合肥 230088)
摘
要:
Ve
c
t
r
an 具有高强高模、耐高低温、耐磨等优异的特点,在很多领域发挥着越来越重要的作用。从性能影响 因
延长而明显提高,但是如果热处理时间过长,会导 致 聚
Ve
c
t
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an 纤维的耐高低温性能好,在极低温的环境
下使用 也 不 会 发 生 硬 化。 当 处 于 比 较 潮 湿 的 条 件 下
120 ℃ 保 存 100h 后,普 通 型 Kev
l
a
r纤 维 可 以 保 持 原
始强度的 43% ,而 Ve
c
t
行多方面的 研 究,对 Ve
c
t
r
an 纤 维 增 强 型 复 合 材 料 做
出了一定的贡献。刘日华等研究了经编预定向针 织 柔
药品难以渗透,耐 化 学 品 腐 蚀。 有 试 验 证 明,将 Ve
c
t
-
性复合材料涂层 工 艺 及 力 学 性 能;矫 卫 红 等 对 以 梭 织
酸中,
Kev
l
a
r 纤 维 在 浸 泡 100h 后 的 强 度 只 有 初 始 的
破坏所需要 的 能 量 要 大,因 此 Ve
c
t
r
an 纤 维 经 过 长 期
的辐照会造成 光 老 化 降 解 最 终 导 致 其 力 学 性 能 下 降。
因进行详细分析。
要保证浮空器产品在严酷的环境中长期使用需要对 纤
热致性液晶高聚物市场分析报告
热致性液晶高聚物市场分析报告1.引言1.1 概述热致性液晶高聚物是一种具有特殊热性能的高聚物材料，具有在特定温度范围内表现出液晶相态的特性。
这种材料具有极高的热稳定性和机械性能，因此在电子、光电和航空航天等领域有着广泛的应用前景。
本报告旨在对热致性液晶高聚物的市场进行深入分析，探讨其市场需求和竞争情况，为相关行业提供参考和指导。
通过对热致性液晶高聚物的概述和市场分析，希望能够为行业发展趋势提供一些启发，并提出相关建议，以推动热致性液晶高聚物市场的发展。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下：文章结构部分将介绍本文的组织结构和内容安排。
本文首先介绍热致性液晶高聚物的概述，包括其定义、特性和应用范围。
接着对市场需求进行分析，包括主要市场需求驱动因素和趋势。
然后将进行市场竞争分析，包括市场主要竞争对手、优势和劣势对比。
最后，文章将进行结论部分，包括市场前景展望、行业发展趋势和建议与总结。
通过以上结构的安排，本文将全面分析热致性液晶高聚物市场的现状和发展趋势，为读者提供深入的市场分析报告。
1.3 目的文章目的是对热致性液晶高聚物市场进行深入分析，包括其概述、市场需求分析和市场竞争分析。
通过本文的撰写，旨在为读者提供对该市场的全面了解，并展望未来市场前景，分析行业发展趋势，并提出相关建议和总结。
通过本报告，读者将能够对热致性液晶高聚物市场有更清晰的认识，从而对市场投资、产品研发和市场推广等方面做出更明智的决策。
1.4 总结总结通过对热致性液晶高聚物市场的分析，我们可以得出以下结论：首先，热致性液晶高聚物作为一种新型高分子材料，具有广泛的应用前景和市场需求。
随着电子产品和光学材料行业的不断发展，热致性液晶高聚物的市场需求将不断增长。
其次，市场上存在着激烈的竞争，包括国内外企业的竞争。
企业需要加强自身技术创新和产品质量，提高市场竞争力。
最后，我们对热致性液晶高聚物市场的发展趋势和未来前景进行了展望，并提出了一些建议，希望能够为相关企业和决策者提供参考和指导。
高分子液晶材料
若在其中添加少量磷等,高分子液晶的阻燃性能更好。
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（4）电性能和成型加工性优异
高分子液晶的绝缘强度高和介电常数低, 而且两者都很少随温度的变化而变化,并导 热和导电性能低。
由于分子链中柔性部分的存在，其流动 性能好,成型压力低,因此可用普通的塑料加 工设备来注射或挤出成型,所得成品的尺寸 很精确。
而某些物质的晶体受热熔融，或者在溶剂中溶解过程 中，虽然失去了固态的大部分性质，外观呈现液体的流 动性质，但是仍然保留一定分子排列的有序性，具有部 分晶体性质，这种过渡相态被称为液晶态。
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2、液晶高分子的分类
液晶根据分子量的大小，可以分成小分子液晶和聚合物液 晶。
聚合物液晶是通过柔性聚合物链将小分子液晶连接起来构 成，可以克服小分子液晶稳定性差，机械强度小的缺点。 高分子化的同时还赋予聚合物液晶以其他重要性质。
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5.2 液晶高分子材料的应用
1. 作为高性能工程材料的应用 （1）电子应用领域（各种插件、开关、集成电路等） （2）军用器械和航空应用领域（防弹衣、飞机外壳） （3）汽车和机械工业应用领域（发动机内各种零部件、密封元件） （4）光纤通讯应用领域（石英玻璃、光导纤维的被覆材料） （5）其他领域（化工设备和装置）
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四、高分子液晶的表征 高分子液晶的表征是一个较为复杂的问题。结
构上细微的差别常常难以明显地区分，因此，经常 出现对同一物质得出不同研究结论的现象。因此经 常需要几种方法同时使用，互相参照，才能确定最 终的结构。目前常用于研究和表征高分子液晶的有 以下一些手段。
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➢ X射线衍射法 ➢ 核磁共振光谱法 ➢ 介电松弛谱法 ➢ 热台偏光显微镜法 ➢ 热分析法
液晶高分子材料的应用
自修复能力和自适应性能研究
自修复能力
液晶高分子材料具有自修复能力，即在受到 损伤后能够自动修复并恢复原有性能。这种 特性使得液晶高分子材料在智能材料领域晶高分子材料还具有自适应性能，即能够 根据不同的环境条件自动调整自身性能。例 如，在温度变化时，液晶高分子材料的取向 状态和力学性能会发生变化，从而实现对环 境的自适应响应。
生物活性
部分液晶高分子材料具有生物活性， 可以模拟生物体内的天然高分子，如 胶原蛋白和纤维蛋白等，参与生理过 程。
组织工程和再生医学中应用
组织工程支架
液晶高分子材料可作为组织工程支架， 为细胞提供三维生长空间，模拟细胞 外基质环境，促进细胞增殖和分化。
再生医学
在再生医学领域，液晶高分子材料可 用于制备人工器官、组织修复和替代 等医疗产品，为器官衰竭和组织缺损 患者提供治疗选择。
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液晶高分子材料在光电器 件中应用
光学薄膜制备及性能优化
液晶高分子材料可用于制备光学 薄膜，如偏振片、相位延迟片等。
通过控制液晶高分子的取向和排 列，可以优化光学薄膜的性能，
如提高透过率、降低色差等。
液晶高分子光学薄膜在液晶显示 器、有机发光二极管等显示器件
中有广泛应用。
光纤通信领域中应用
液晶高分子材料可用于制备光纤通信中的光开关、 光调制器等器件。
现状
目前，液晶高分子材料已广泛应用于显 示技术、光电子器件、生物医学、航空 航天等领域，成为材料科学领域的研究 热点之一。
基本性质与特点
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基本性质
优异的加工性能
优异的光学性能
良好的耐候性和 生物相容性好 耐化学腐…
液晶高分子材料具有独特的 物理和化学性质，如光学各 向异性、高弹性、高粘度、 低挥发性等。
LCP热致性液晶聚合物工程塑料的一般特性
LCP热致性液晶聚合物工程塑料热致性液晶聚合物工程塑料的主要品种、结构、性能、加工及其应用。
液晶聚合物（LCP）是一种由刚性分子链构成的，在一定物理条件下能出现既有液体的流动性又有晶体的物理性能各向异性状态（此状态称为液晶态）的高分子物质。
液晶聚合物有溶致性液晶聚合物（LLCP）、热致性液晶聚合物（TLCP）和压致性液晶聚合物三大类。
顾名思义，溶致性液晶聚合物的液晶态是在溶液中形成，热致性液晶聚合物的液晶态是在熔体中或玻璃化温度以上形成，压致性液晶聚合物的液晶态是在压力下形成（此类液晶高分子品种极少）。
LLCP用来生产纤维，TLCP可注塑、挤出成型等。
本文内容介绍的是热致性液晶聚合物。
热致性液晶聚合物是1976年美国Eastman Kodak公司首次发现PET改性对羟基苯甲酸（PHB/PET）显示热致性液晶之后才开始研究开发的，直到上世纪80年代中后期才进入实用阶段。
美国Dartco公司首先将“Xydar”的液晶聚合物投放市场，之后美国、日本等数家公司也相继研究出液晶聚合物。
由于液晶聚合物在热、电、机械、化学方面优良的综合性能越来越受到各国的重视，其产品被引入到各个高技术领域的应用中，被誉为超级工程塑料。
1 热致性液晶聚合物的主要品种和结构热致性液晶聚合物在实验室被开发的品种已达几十例，但真正实现工业化的并不多，表1列举了已成功商业化的几种主要TLCP的商品名、化学组成等。
表1 已商业化的TLCP商品名 化学组成 专利所有者 生产厂商Xydar PHBA/PPBP/TPA Dartco CO.（美国），1984年 Amoco（美国）,1984年Ekonol PHBA/PPBP/TPA Carborundum（美国），1984年 住友（日本），1989年Vectra PHBA/HNA Celanese（美国），1985年 Hoechet Celanese（德国），1989年X7G/Rodrun PHBA/PET Eastman Kodak（美国），1976年 Unitika（日本），1989年美国是TLCP的主要生产国，其产量约占世界总产量的80%，其次是日本、西欧和俄罗斯等国。
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热致液晶高分子结构性能与应用热致液晶高分子结构性能与应用摘要：热致液晶高分子(TCLP ) 是一类重要的特种工程塑料，在航空航天军事和电子电气等领域有着广泛的应用。
本文简要对热致液晶高分子的性能、合成方法以及应用作了重点阐述，总结其缺点并对其发展提出展望。
关键词：热致性，液晶高分子，特种工程塑料，各向异性1 引言液晶是一些化合物所具有的介于固态晶体的三维有序和无规液态之间的一种中间相态，又称介晶相，是一种取向有序流体，既具有液体的易流动性，又有晶体的双折射等各向异性。
[1]液晶高分子(Liquid Crystal Polymer，LCP)是具有液晶性的高分子，它们一般是由小分子液晶基元键合而成的。
根据液晶相的形成条件，可分为溶致液晶高分子(lyotropic LCP，LLCP )和热致液晶高分子(tropic LCP，TLCP)。
2 热致液晶高分子20世纪70年代，DuPont 公司著名的纤维Kevlar的问世及其商品化，开创了LCP研究的新纪元。
然而由于Kevlar 是在溶液中形成，需要特定的溶剂，并且在成形方面受到限制，人们便把注意力集中到那些不需要溶剂、在熔体状态下具有液晶性、可方便地注射成高强度工程结构型材及高技术制品的TLCP上。
1975年Roviello 首次报道了他的研究成果。
次年Jackson合成了第一个具有实用性的热致性芳香族共聚酯液晶[1]。
TCLP属于特种工程塑料，拥有优秀的力学性能，较低的熔体粘度热膨胀系数和成型收缩率，出色的耐溶剂性和较低的吸水率，优良的阻隔性能以及能在高温下长期使用等的优秀性能。
由于在熔融加工过程中容易发生分子链取向而产生部分微纤结构，从而赋予材料以类似纤维增强复合材料的形态和性质，因此被称为自增强塑料(self-reinforcing plastics )[2]。
适于制造精度铸件，广泛应用于电子工业等领域。
3热致液晶高分子的性能TCLP的分子结构与传统无规线团或者交联网络结构不同，是由长刚棒状的分子链组成当其从液晶态冷却至固态时，分子链的高度取向排列会被保留了下来，形成特有的高度取向结构，并使性能具有各向异性[3]。
3.1力学性能熔融加工时，长刚棒状的分子链在剪切力的作用下将沿流动方向取向而产生部分微纤结构，从而赋予材料以类似纤维增强复合材料的形态和性质由于长刚棒状分子的松弛时间较长。
这种高度取向的排列在冷却之后被保留了下来，TCLP也因此具有明显的自增强效应，表现出高强度高模量所以即使不添加增强材料，其强度和模量也能达到甚至超过某些玻纤增强材料的强度和模量。
3.2耐热性和阻燃性TCLP的长刚棒状分子链由大量芳环构成，分子链高度取向且相互作用力大，运动变得困难，致使耐热性突出。
可以承受包括无铅焊接等的表面安装焊的高温，用于普通高分子不适用的高温环境中。
未填充的TLCP是V-O级(立即自动灭火)的阻燃剂，不需要添加其他会渗透出来的添加剂；燃烧时防出的烟和有毒气体非常的少[4]。
3.3成型加工性TCLP的分子链高度取向排列，分子链间无缠绕。
在熔融加工时，熔体粘度低流动性好，十分有利于成型加工。
因此一般可用普通的塑料加工设备来挤出或注射成型，特别适合制造薄壁和精密制品。
此外，由于液晶态和固态之间的比容变化很小，在其流动方向上的热膨胀系数和成型收缩率都比一般塑料要低。
1）突出的尺寸稳定性——TCLP有着与玻璃和金属相近的低模缩和低膨胀系数，可以精确的模制元件和制造TLCP与玻璃或金属的接触件。
另外，低的吸湿性也不会在尺寸上产生明显的变化。
，在加工成型过程中保证了制品尺寸的精确性和稳定性。
2)低熔融粘度——即使用于很薄的区域或结构复杂的元件，TLCP的加工性能也十分优良，并且可以用作普通热塑性高分子的加工助剂或填充量非常高原材料。
3）填充容隙——由于TLCP的低粘度，即使填料很多也可以保持宜加工性能，并且可以改善热性能和机械性能，改变各向异性，生产出一大批具有特殊用途、性能广泛的产品，开创了一个研究新领域。
3.4其他TCLP具有良好的绝缘性和低介电常数，而且两者基本都不会随温度而变化此外的抗电弧性也较高的分子链高度取向且相互作用力大致使结构致密，化学药品和气体难以渗透，从而显示出良好的耐化学药品性和气密性。
1)抗化学药品性能——即使在高温下TLCP也不大受大多数溶剂、酸、碱的影响。
即使经过30天的处理之后，其机械性能、质量和尺寸方面也没有明显的变化，水解稳定特别好，120℃下在水气中处理250小时性质也不会受到影响。
2）低渗透性——具有可以与其他任何可熔融加工的高分子阻隔材料相比拟的阻隔性能。
3）优良的电性能——TLCP的介电常数、介电强度、体电阻和电弧电阻在一个很宽的温度和频率范围内都可以与那些耐热性能好的聚合物相比甚至超过它们。
4 TLCP制品的结构与缺陷在TLCP材料的成型加工中,流动诱导取向影响着制品内部的结构和制品的性能[5]。
4.11. 1微纤结构大量理论研究指出,普通高分子材料的强度和模量远远低于高分子的理论强度和模量。
与柔性链高分子比较,液晶高分子最主要的特点是在力场中容易发生分子链取向,使高分子链呈伸直的刚性链构象,并形成高度有序的微纤结构,且分子间存在较强的相互作用,从而赋予了液晶高分子材料很高的拉伸强度和模量。
4.2皮芯结构TLCP制品有一个共同的特点就是流动取向造成制品的皮芯结构。
图1为一个已被普遍证实了的注塑片材多层皮芯结构模型示意图。
尽管注射流道的入口为平面结构的线浇口，但片材内的组织结构仍然呈三维的不均匀分布.在三个坐标方向上，可以观察到三层或四层结构的明显区别，其表面为极薄的皮层，由高度取向的微纤组织构成,微纤的直径约为1μm；内部为芯层，其取向非常弱，甚至无取向，在皮层与芯层之间，根据制品厚度的不同，根据制品厚度的不同，既可以观察到仅仅单一结构的中间层的薄壁制品结构分布，也可以观察到两个甚至三个中间层的厚壁制品结构分布。
皮芯结构的最大缺点是各层之间脆弱的结合力,在大弯曲变形时,会导致片材迅速发生分层破坏。
图1 TCLP注塑制品内的多层三维皮芯结构模型4.3各向异性由于TLCP具有分子链沿流动力场高度取向的特性，TLCP的成型制品的性能总是各向异性的，这是TLCP制品区别于大多数传统热塑性高聚物的一个非常显著的特征。
用牌号为KU9221的TLCP挤出片材进行动态粘弹谱研究，发现这种片材的复数贮能剪切模量于室温条件下在平行(∥)和垂直(⊥)于熔体流动方向上相差近三个数量级，其损耗因子tgδ相差近三倍。
并从片材上的中心区( M)、边缘区( R)和垂直于挤出方向截取哑铃型拉伸样条，发现它们之间的拉伸应力—应变曲线相差很大，见图2。
其中沿流动方向的片材边缘区的试样表现出最高的弹性模量、最大的拉伸强度和最小的拉伸断裂伸长率。
.图2 不同部位不同方向试样的拉伸应力-应变曲线5 热致液晶高分子的合成热致主链型LCP实际上都是通过缩聚反应制备的，主要采用熔融缩聚方法，有时也采用溶液缩聚和界面缩聚。
热致主链型LCP种类很多，其中主要为芳香族聚酯及共聚酯，合成方法[6]有以下几种：5.1高温下的熔融缩聚熔融缩聚是将不同的单体按一定比例混合，在惰性气体的保护下升温，在熔融状态下进行缩聚，脱掉小分子水，得到聚芳酯液晶。
为了避免高温时单体氧化，一般需要对单体的羟基或羧基进行保护，较常用的有乙酰基化法和直接酯交换法。
乙酰基化法是目前工业化生产中最常用的方法。
先将二元酚乙酰基化，之后与二元羧酸在熔融态下加热至200℃~350℃，在氮气氛围下进行反应。
反应后段是扩散控制过程，提高搅拌速率或减压均可提高分子量。
直接酯交换法也是利用乙酰基对单体上的羟基进行保护。
但改变了先乙酰基化后熔融缩聚的两步合成方法，而是将几种单体和乙酸酐直接混合，先在一定温度下进行乙酰化反应，然后再继续升温进行熔融缩聚。
直接酯交换法使反应操作简化，更适宜工业化生产。
例如Vectra的合成：5.2溶液缩聚或界面缩聚主要是利用芳香族二酰氯与二元酚或二元胺的Schotten-Baumann反应合成液晶共聚酯或聚酯-酰胺。
界面缩聚法是先将二元酚溶于强碱溶液中形成酚盐，在搅拌下加入互不相溶的芳香族二元酰氯溶液。
反应物通过扩散在两液相的界面上进行动态聚合，是一种快速不可逆反应。
由于芳香族二元酰氯的商品化产品较少，而且这类化合物的性质活泼，因此一般的工业化生产并不采用界面缩聚法。
溶液缩聚法包括低温溶液缩聚法和高温溶液缩聚法。
低温溶液缩聚法是在对反应物均为惰性的溶剂中进行，体系中通常加入等量或过量的有机碱与释放出的氯化氢结合以获得高分子量的产物。
反应的优点是可在低沸点溶剂和常压下进行；高温溶液缩聚法是在200℃以上的惰性高沸点溶剂中进行。
反应中产生的氯化氢在回流状态下由惰性气体带出以获得高分子量的产物。
5.3固相缩聚法由于熔融缩聚后期温度高、粘度大、产物容易降解变黄，而且产物含有大量刚性液晶基元、熔点高且溶解性极差，难于用单一方法获得高分子量的产物。
因此，聚芳酯液晶的合成一般先通过熔融缩聚得到较低分子量的预聚物，然后再经固相缩聚得到较高分子量的产物。
固相缩聚的反应温度比熔融缩聚的低，解聚及副反应较少，在提高分子量的同时不会带来产物热稳定性的下降；又因为缩聚是在固态下进行，不必满足官能团等活性条件；而且反应过程中通过酯交换可使产物的分子量分布逐渐变窄，这些都将改善产物的力学性能。
固相缩聚现已在聚酯的工业合成中得到广泛的应用。
6热致液晶高分子的应用6.1特种工程塑料在加工过程中，由于热致液晶高分子特殊的结构及其液晶性质，TCLP可自发地沿流动方向取向，在原位形成增强纤维，产生明显的剪切变稀行为和自增强效果，从而使复合材料的力学性能和加工性能同时得到改善。
利用TCLP增强通用工程塑料的高强度、耐热、耐腐蚀及良好的加工性能，可应用于汽车工业、电子电气工业、机械工业、电动工具行业以及骨架材料和高强度元件等[7]。
6.2热致液晶纤维1）作为增强纤维材料，在光缆特种电线中起支撑保护作用，可与橡胶复合制造耐高压软管传送带耐磨密封件及汽车用橡胶部件，可与树脂复合作为超薄型印刷电路的基板。
2）由芳香族聚酯纤维制成的织物耐切割性好，是防护服手套等安全用品的好材料，也是优秀的耐高温耐腐蚀工业用过滤布。
3）特别适合编织渔网养殖业围网船用绳索，具有强度大不怕潮湿使用寿命长轻量化特点。
4）在体育用品领域，芳香族聚酯纤维在网球板头盔雪橇等器材中起增强材料作用[8]。
7结语TCLP由于其区别于其它高分子的长刚棒状的分子结构，使它拥有许多优异的性能，如优秀的力学性能突出的耐热性能和阻燃性能、优秀的加工成型性以及优异的介电性能等。
但产品目前尚存在缺点有待于进一步的改进。
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