液晶高分子分析

液晶高分子的性能
2. 突出的耐热性
由于LCP 的介晶基元大多由芳环构成, 其耐热性相对比较 突出。如Xydar 的熔点为421℃, 空气中的分解温度达到 560℃, 其热变形温度也可达350℃, 明显高于绝大多数塑 料。
3. 很低的热膨胀系数
由于具有高的取向序, LCP 在其流动方向的膨胀系数要 比普通工程塑料低一个数量级, 达到一般金属的水平, 甚 至出现负值。这样LCP 在加工成型过程中不收缩或收缩很 低, 保证了制品尺寸的精确和稳定。
LCP 具有高的绝缘强度和低的介电常数, 而且两者都很少随温度的变 化而变化, 并具有低的导热和导电性能, 其体积电阻一般可高达, 抗 电弧性也较高。另外LCP 的熔体粘度随剪切速率的增加而下降, 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。
液晶高分子的发展史
1937~1970—LCP的发现与发明时期 人们发现最早和研究较多的是天然或生物高分子 液晶。 1971~1980—LCP的飞速发展时期 对合成LCP 的研究可能始于1960年，最引人注目 的是的合成LCP是芳香族聚酰胺，特别是它的液晶 纺丝技术的发明及高性能纤维的问世，大大刺激了 LCP的发展及工业化。 高性能的热致LCP的大量涌现与广泛研究是七十 年代LCP飞速发展的标志，在此LCP飞速发展的时 期，人们进一步丰富和发展了LCP的内容，奠定了 LCP的理论与工业化基础，致使近年来的LCP研究 与开发更加蒸蒸日上。
液晶高分子（LCP）的定义
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 异性的特征。 液晶高分子则是在一定条件下能以液晶形态 存在的高分子。 液晶高分子英文名：Liquid Crystalline Polymers
小分子液晶的结构
大多数液晶物质是由棒状分子构成的。其分子结构 常常具有两个显著的特征。 一是分子的几何形状具有不对称性, 即有大的长径 比(L / D )，一般L / D 都大于4。 二是分子间具有各向异性的相互作用。

小分子液晶的结构

科学家指出, 多数液晶物质具有如下的分子结构:

即此类分子由三部分构成: 由两个或多个芳 香组成的核, 最常见的是苯环, 有时为杂环 或脂环；核பைடு நூலகம்间有一个桥键X，例如：
等。
小分子液晶的结构

分子的中间部分（又称介晶单元）
分子尾端含有较柔性的或可极化的基团 例酯基、氰基、硝基、氨基、卤素等。 除刚棒状分子外，近来发现， 盘状或碟状分子也可能呈液晶 态，如苯-六正烷基羟酸酯

液晶高分子的性能

LCP 的迅速发展与其一系列优异性能密切相关。 其特性如下: 1. 取向方向的高拉伸强度和高模量
液晶高分子
组长： 拉银库 副组长：吉怀顺 组员： 胡永刚 树一男 江文波
液晶的发现

1888 年奥地利植物学家F. Reinitzer 发现胆甾醇（又名胆 固醇）苯甲酸酯在145.6 ℃熔化时,先变成不透明的浑浊液 体,继续加热至178.5 ℃变为清亮的各向同性液体。在145.5 ℃至178.5 ℃之间胆甾醇苯甲酸酯呈现了一种新的物质形态, 即液晶。从此开始了液晶领域的研究。
绝大多数商业化LCP 产品都具有这一特性。与柔性链 高分子比较, 分子主链或侧链带有介晶基元的LCP, 最突 出的特点是在外力场中容易发生分子链取向。实验研究表 明,LCP 处于液晶态时, 无论是熔体还是溶液, 都具有一 定的取向序。因而即使不添加增强材料, 也能达到甚至超 过普通工程材料用百分之十几玻纤增强后的机械强度, 表 现出高强度高模量的特性。如Kevlar的比强度和比模量均 能达到钢的十倍。
液晶高分子的分类
以上2 种分类方法是相互交叉的，即主链型液晶高 分子同样具有热致型和溶致型，而热致型液晶高分 子又同样存在主链型和侧链型。
从液晶高分子在空间排列的有序性不同，液
晶高分子又有向列型、近晶型、胆甾型和碟 型4 种不同的结构类型。
液晶高分子的分类
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向列型 此种液晶中分子排列只 有取向有序, 无分子质心的远程 有序, 分子排列是一维有序的。 近晶型 除取向有序外还有由分 子质心组成的层状结构, 分子呈 二维有序排列。 胆甾型 具有扭转分子层结构, 在每一层分子平面上分子以向列 型方式排列, 而各分子层又按周 期扭转或螺旋方式上下叠在一起, 使相邻各层分子取向方向间形成 一定的夹角。 碟型 1977年发现。
液晶高分子的分类
液晶高分子分类方法有3 种。 从液晶基元在分子中所处的位置可分为主链型和侧链 型2 类
主链型液晶高分子是刚性液晶基元位于主链之中的液晶高分子。

从应用的角度可分为溶致型和热致型2 类
对溶致型液晶, 一个重要的物理量是形成液晶的临界浓度, 即 在此浓度以上液晶相才能形成。 热致液晶是指各相态间的转变是由温度变化引起的。相变点温 度是表征液晶态的重要物理量。从晶体到液晶态的转变温度称 为熔点或转变点, 由液晶态转变为各向同性液体的温度称为澄 清点或清亮点。
液晶高分子的性能
4. 优异的阻燃性
LCP 分子链由大量芳环构成, 除了含有酰肼键的纤维而外, 都特别难 以燃烧, 燃烧后产生炭化，表示聚合物耐燃烧性指标——极限氧指数 (LOI)相当高，如Kevlar 在火焰中有很好的尺寸稳定性，若在其中添 加少量磷等,LCP的LOI值可达40以上。
5. 优异的电性能和成型加工性

液晶高分子的发展史
1981~现在—LCP的工业化与深入研究时期 80年代以来，LCP进入蓬勃发展时期。 1972年，Du Pont公司实现了Kevlar工业化生产 1981年，Carbide公司实现了液晶沥青碳纤维的工业化生产 1984年，Dartco公司投产量热Xydar自增强塑料 1985年，Celanese公司推出了易加工的Vectra系列产品 1986年，Eastman和住友化学公司等相继开发了低成本的 X7G和Ekonol LCP LCP在复合材料、功能材料和电光材料的开发，疾病 诊断与治疗及生命科学的研究方面也取得了重大进展。LCP 材料的工业化与广泛应用正在引起传统材料工业的革命。