文档介绍：简述高分子液晶材料的结构特点
0808010229 金俊
摘要:液晶相是不同于固相和液相的一种中介相态。本文系统地阐述了液晶高分子的分类及其结构特点,并用具体例子或者相应结构示意图形象说明。
关键词:液晶高分子、分类、结构
引言:
液晶高分子(简称LCP)是近几十年年迅速发展起来的新型高性能高分子材料,因具有独特的结构和优异的性能而引起世界各国的高度重视【1】。与普通高分子材料不同,其最大特点是在一定条件下能形成液晶态,此时分子排列存在位置上的无序性,但在取向上仍有某种程度的长程有序性。高分子液晶的研究已成为高分子学科发展的一个重要方向。随着高分子液晶材料合成研究的迅速发展,人们对高分子液晶的结构和性能研究产生了极大兴趣,并取得了很大的成就。
1 液晶高分子的分类
液晶是一类具有特殊性质的液体,既有液体的流动性又有晶体的各向异性特征。现在研究及应用的液晶主要为有机高分子材料。一般聚合物晶体中原子或分子的取向和平移都有序,将晶体加热,它可沿着2 个途径转变为各向异性液体。一是先失去取向有序而成为塑晶, 只有球状分子才可能有此表现, 另一途径是先失去平移有序而保留取向有序,成为液晶。研究表明, 形成液晶的物质通常具有刚性的分子结构,同时还具有在液态下维持分子的某种有序排列所必需的结构因素,这种结构特征常常与分子中含有对位次苯基、强极性基团和高度可极化基团或氢键相联系【2】。
根据液晶分子结构特征
根据刚性部分在分子中的相对位置和连接次序,可将其分成主链型高分子液晶和侧链型高分子液晶。在高分子液晶中,刚性部分如果处于聚合物主链上,即为主链型液晶;,即为侧链型液晶。在物理化学性质上方面,主链型液晶与侧链型液晶表现出相当大的差异。
根据液晶形态【3】
根据刚性分子链堆砌所形成的物理结构,可分为三种织态结构:即向列型液晶、近晶型液晶和胆甾型液晶(图1)。
在近晶型液晶中,棒状分子形成层状结构,每个分子都垂直于层面或与层面成一定角度排列。无论取何种排列状态,分子之间都是互相平行排列的。这种排列的分子层之间的作用力比较弱,相互之间易于滑动,因而近晶型液晶呈现二维流体的性质。分子可以前后、左右滑动,但不能在上下层之间移动;分子质心位置在层内无序,可以自由平移,从而有流动性,但粘滞系数很大。
向列型液晶分子沿长轴方向平行排列,分子间保持与近晶型液晶相似的平行关系。分子能上下、左右、前后滑动,呈现一维有序,重心位置无序,有很大流动性。产生这种流动性的原因主要是由于向列型液晶各个分子容易顺着长轴方向自由移动。
胆甾型液晶是向列型液晶的一种特殊形式。分子排列成层,层内分子排列成向列型;分子长轴平行于层的平面,层与层间分子长轴逐渐偏转,形成螺旋状。由于这些扭转作用,可以使反射自光发生色散,透射光发生偏转,具有独特的光学性质。
根据液晶形成条件
按液晶的形成条件,可分为溶致性液晶、热致性液晶、压致型液晶等等。溶致性液晶是在溶解过程中液晶分子在溶液中达到一定浓度时形成有序排列。产生各向异性构成液晶。热致性液晶是在加热熔融过程中,不完全失去晶体特征,保持一定有序性的三维各向异性的晶体所构成的液晶。
2 液晶高分子的结构
液晶高分子的结构应该满足液晶相的取向要求。通常,能