非晶态结构和液晶态结构

小角中子散射本体和溶 剂中的均方回转半径相同
橡胶弹性模量不随稀释剂 的加入而变化
局部有序模型
Yeh et. al. 认为非晶 聚合物中具有 3~10nm范围的局部 有序性。
密度起伏 形态结构观察 结晶速度快
2.4 液晶—有序流动的液体
液晶的特点——同时具有流动性和光学各向异性
晶体三维有序
液晶
液态的无序
教学目的：了解高聚物非晶结构和液晶态结构及液晶的应用
2.3 Amorphous phase 非晶态
非晶态聚合物通常是 指完全不结晶的聚合物
完全不能结晶的聚合物-因分子链规整性 差 因结晶速度缓慢来不及结晶的聚合物
常温时为高弹态
结晶聚合物的非晶区
无规线团模型
Flory 50’s: 在非晶态聚合 物中，高分子链无论在 溶剂或者本体中，均具有 相同的旋转半径，呈现无 扰的高斯线团状态。
France
(3) 液晶的化学结构及分类
结构
液晶包括高分子液晶和小分子液晶。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。
液晶 基元
分 类
棒状(或条状) 长径比大于4
盘状 轴比小于1/4 双亲性分子
按液晶核的排列分
按液晶基元 所在位置分
向列相N：只有方向序无位置序
（棒状）向列相液晶（Nemactic）
（棒状）近晶相A液晶（Smectic A）
（棒状）近晶相C（Smectic C）
胆甾相液晶（Ch）
盘状液晶 Discotic
Discotic Nematic –DN
Discotic hexegonal ordered – Dho
Discotic hexegonal disordered – Dhd
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
感应液晶：外场（力，电，磁，光等）作用下进 入液晶态的物质 ---- PE under high pressure
流致液晶：通过施加流动场而形成液晶态的物质 ----聚对苯二甲酰对氨基苯甲酰肼
(4) 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。
高分子量 液晶相序
High strength and high
特 modulus of liquid crystal 性 polymer 液晶高分子的高强
度、高模量、高流动
(2)The history of liquid crystal 液晶的历史
The principle of the liquid crystal was first proposed in 1888 by F. Reinitzer （F. Reinitzer; Monatsh. Chem., 9, 421, 1888 ）, a botanist from Austria, and after that, O. Lehmann, a German crystal researcher, verified the optical anisotropy of the crystal. Lehmann proposed to call it the Fliessende krystalle , in English that is Liquid Crystal or simplified as LC.
有
源自文库
棒 状
序
近晶A相SA：有位置序和方向序
程
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
度 SC>
的共分方向
SA>
N
盘
向列相 (Discotic N) DN
状
柱相
如果层内间隔相等 Dho
主链液晶
如果层内间隔不等 Dhd
侧链液晶
主侧链液晶
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。
60年代，美国杜邦公司(Du Pont’s)先后推出了PBA（聚苯甲酰胺） 及Kevelar纤维（PPTA, 聚对苯二甲酰对苯二胺），标志了液晶研 究的工业化发展的开始。
70~80年代，出现了诸如Xydar（美国Darton公司 1984年）, Vectra （美国Calanese公司 1985年）等一系列商用型热致型液晶。
(1) Structures and properties of liquid crystal polymer 液晶聚合物的结构与性能
液晶 Liquid Crystal
液晶小分子 液晶高分子
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。其所处状态的 物质称为液晶。
Pierre-Gilles de Gennes (1932-
The Nobel Prize in Physics 1991
"for discovering that methods developed for studying order phenomena in simple systems can be generalized to more complex forms of matter, in particular to liquid crystals and polymers"
第六讲 非晶态结构和液晶态结构
本讲内容： 第二章 第三节 聚合物的非晶态结构
• 聚合物的非晶态结构及其模型
第二章第四节 聚合物的液晶态结构
•液晶态的结构； •高分子液晶的结构和性质； •高分子液晶的应用；
重点及要求：非晶态结构模型（Yeh两相球粒模型和
Flory无规线团模型）；液晶态的基本概念及液晶的分 类；液晶的结构特征和形成条件；液晶的特性和应用
按液晶基元所在位置分类
主链型液晶 侧链型液晶
主链液晶
侧链液晶
介晶基元位于分子主链的 高分子称为主链型液晶高 分子。
腰接侧链型
介晶基元位于分子侧基者的高 分子称为主链型液晶高分子。
串 型
组合式
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