热致液晶的应用研究

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1、热致液晶的应用研究进展摘要：热致液晶是一种通过加热纯的化合物形成的液晶。由于其具有的高强度、低粘度、介电各向异性等特点，在机械工业、电子工业等多个领域应用广泛。本文介绍了其在通用工程塑料、“原位复合”材料、碳纳米管方面的应用。关键词：热致液晶；通用工程材料；原位复合材料；碳纳米管ResearchDevelopmentolThermotropicLiquidCrystalsAbstract:Thermotropicliquidcrystalsareformedbyheatingthecrystalofapurecompound.Becauseo

2、fhighstrengthjowviscosity,dielectricanisotropy,thermotropicliquidcrystalsarewidelyusedinmanyfieldssuchasengineeringindustryandelectronicsindustry.Thearticledescribestheapplicationofgeneralengineeringplastics，In-situcomposites,carbonnanotubes.Keywords:Thermotropicliquidcryst

3、als；generalengineeringplastics；In-situcomposites；carbonnanotubes.1引言从高有序的晶体通过融化或溶解过渡到各向M性的液体可以经过多级中间态，这些过渡状态是热力学上的稳定态，被称为“液晶相”或者“介晶相”。液晶态既可以通过加热纯的化合物获得，也可以通过改变双亲性分子在水溶液（或荞更复杂的多组分体系）中的浓度和温度得到；前者被称为热致液品，后者被称为溶质液品。在热致液晶中，分子形状的各向异性（如棒状分子或盘状分子）及分子P、j不同化学结构单元之间的微相分离作用（刚性核与柔性链之间的不

4、相界性）是形成液晶态的主要驱动力。形状各向异性的分子倾向于〒行地排列起來，从而最有效地占据空间，这样既获得了长程的取I4序，如列相，分子仅表现出取M序，而乂不具奋长程的位罝序。进-•步，当分子内化学结构不同的各部分之间的微相分离作用使得分子p、j性质不同的结构单元彼此分离地聚集起来，便形成丫具冇一维、二维乃至三维位置序的S杂液晶态结构，如各种近晶相及结构更为复杂的立方相等。如今，热致液品研究涉及化学、物理、工程等多个领域。由篇幅所限，本文仅简要介绍热致液晶在通用工程塑料、“原位S合”材料、碳纳米管三个方而的应用情况。2热致液晶的应用2.1热致

5、液晶高分子增加通用工程塑料强度的应用工程槊料是工程上疢用的觀料或可做工程材料的槊料。一•般将长期使用温度在ioo-i5（rc范围内的称“通用工程塑料”，主要有聚酞胺、聚碳酸酷、聚甲醛、聚苯醚和热塑性聚酷。这些材料产量大，历史悠久，使用起来具有一定的特殊性能，但不能满足一些特殊场合的强度、硬度、耐热性等要求。热致液晶高分子（TLCP）在熔融加工过程屮，刚性棒状分子界易沿受力方向取向形成足够松径比的微纤，这些微纤的直径小，比表面积大，可均匀地包络在基体中，形成增强骨架，这些骨架类似于混凝土中的钢筋，玻璃钢中的玻璃纤维，能像钢筋、玻璃纤维一样起承受

6、应力和分散应力的作用。另一方面，微纤可以作为结晶聚合物的成核剂，诱发基体聚合物在微纤表面成核、生长，最后形成横穿品横穿品的存在既有利于界而应力的分散、传递，乂有利于共浞体系整体强度的提高。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，TLCP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吋得到改善。利川TLCP增强通川工程塑料的商强度、耐热、耐腐蚀、耐候及良好的加工性能，可应用于汽车工业、电子电气工业、机械工业、电动工其行业以及骨架材料和高强度元件等。2.2热致液

7、晶高分子/热塑性树脂在原位复合材料中的应用“原位复合”材料是继高性能热致液品聚合物之后在材料科学领域内出现的乂一类新型材料。原位fi合材料是以热塑性树脂为基体，热致液品高分子为增强剂，利用热致液品聚合物姑于£i发取h'd成纤维或带状结构的特点，在共混熔融r?拉伸或注射成型时，体系屮的分散相TLCP在合适的应力作川下取向形成微纤结构，由于刚性分子链有较K:的松弛时间，在熔体冷却时能被有效地冻结或保存在TP基体屮，从而形成一种A增强的微观复合材料，即热致液晶原位fi合材料。与传统的纤维增强复合材料相比，原位复合材料具奋以石特点：（1）增强相TLC

8、P微纤是在加工过程屮就地形成的，避免了加入纤维引起的熔体强度增加和对设备的严重磨损；（2）微纤直径处于亚微米与纳米之间,远小于宏观纤维的直径，而且对现想的原位笈合材