液晶材料改性研究

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1、液晶材料改性研究方案论证报告一、任务来源、应用背景及意义项目名称：液晶材料改性研究任务來源：月度重点任务用户单位：中国电子科技集团公司第八研究所L概述1」液晶高分了概述液晶(LiquidCrystals)是指某些物质在熔融态或在溶液状态下形成的有序流体的总称。它是-•种结品态，既貝有液体的流动性乂貝有品体的各向界性特征。0000000000、、0000000夕*"夕0Q0QQ00Q*夕"*SolidHiiquidLicjuid如果将这类液品分子聚合成高分子，或者把它们用一个聚合物骨架连接起来，并11设法保持其液晶特性，那么这类物质就是液晶聚合物(LiquidCrystalli

2、nePolymers缩'弓为LCP)。1.2液晶高分子的发展液晶现象是1888年奥地利植物学家F.Reintizer在研究胆帑醇苯甲酯时首先发现的。他在加热一种苯甲酸胆固醇(Cholesterylbenzoate)时从显微镜屮观察发现，当加热到达摄氏一百四I•五度，固态化介物慢慢熔化成黏稠白云状的液体，继续加热温度上升到达摄氏一百七I•九度，黏稠片浊的特性消失，变成了清澈透明的液体，表明这种化合物有二个不一样的熔点。德国物理学家OttoLehmann用偏光显微镜仔细观察了F.Reintizer捉供的试验样站后，提出了苯甲酸胆固醇在145.5-178.5OC之间存在着一种介于固

3、态与液态之间的新的物质形态，并命名为“液晶”。1922年法国人引;里德(GFriedel)仔细分析当时已知的液晶,把他们分为三类：向列型(nematic)、层列型(smectic)＞胆固醇(cholesteric)o根据分了晶体学理论，物体的形态与物体分子的晶格和排列方向相关，当物体处于固态时，其分了是被限定于特定的分了晶格内，并按照特定的方向排布，当固态物体受热熔融成液品态吋，分子品格受到破坏，但是大部分分子仍然保留着原有的品态吋的排布顺序。并按照特定的方向定向运动，呈现出各向异性当物体由液晶态转变为液态时，分了的运动方向呈现岀随机性的特点。分了这种运动特性成为各向异性，这

4、种各向异性的程度我们通常用参数S表示，其定义如下：S=0.5(3cos2^))-1具屮®是分子轴线和运动方向之间的夹角，对于完美晶体而言，具分子轴线与运动方向恰好吻合，0=0,S=1,而对于液体來说，各向异性程度为0,呈现出各向同性的特点。一般悄况下，液晶分了的各向异性参数S在0.3~0.8之间，并随着温度的升高而呈现出降低的趋势。对于液晶高分子的研究最早开始于上世纪30年代，1937年Bawden和Pirie⑴在研究烟草花叶病病毒时，发现其悬浮液具有液晶的特性。这是人们笫一次发现生物高分子的液晶特性，其后1950年，Ellio社与Ambrose笫一次合成了高分了液晶，溶致型

5、液晶的研究工作至此展开。50年代到70年代，美国Duponnt公司投入大量人力才力进行高分子液晶发面的研究，取得了极人成就，1959年推出芳香酰胺液晶，但分了蜃较低，1963年，用低温溶液缩聚法合成全芳香聚酰胺，并制成阻燃纤维Nomex,1972年研制出强度优丁•玻璃纤维的超高强•高模量的Kevlar纤维，并付注实川，以后，高分子液晶的研究则从溶致型转向为热致型。在这一方而Jackson等作出了较人贡献，他们合成了对苯二甲酸已二醇酯与对瓮基苯甲酸的共聚物，可注塑成型，这是一种模量极高的白增强液晶材料。此后，液晶聚合物得以快速发展，冃前，合成的液晶高分子主要为全芳香聚酯主链液晶

6、，芳香族聚酰胺或芳一脂族聚酯酰胺主链液晶，芳一脂族共聚酯主链液晶及侧链液晶等，主耍的生产企业有美国杜邦,泰科纳，H本住友，宝理等。1.3液晶聚合物的分类和研究现状1.3.1主链型液晶高分子的研究现状主链型高分子液晶是指介晶基元处于主链中的一类高分子材料。在20世纪70年代屮期以前，它们多是指天然大分子液晶材料。口从Dupont公司首次获得聚芳香酰胺的溶液型主链型高分子液晶性质的应用以來，主链型高分子液晶材料的合成、结构与性能关系和应川等都得以很大发展。按液晶形成过程，主链型高分子液晶可以分为溶液型主链高分子液晶和热熔型主链高分子液晶。1.3.1.1溶液型主链高分子液晶具研究最

7、多的则是聚芳香酰胺类和聚芳香杂坏类聚合物。酰胺为代表的一类溶液型高分了液晶而言，就必须借助于极强的溶剂，例如，通常使用质量分数人于99%的浓硫酸等。除了聚肽、聚芳香酰胺和聚芳香杂环类溶液主链高分子液晶以外，纤维索及具衍牛物也能形成溶液烈液晶。另外，近期的研究工作表明，容易形成热熔型液晶的聚酯通过共聚，也能获得—•些溶液型主链型聚酯液品，特别是非聚肽类的合成聚合物，主要用于制备超高强度、髙模量的纤维和薄膜。材料的高强度、髙模量來源于聚合物链在加工过程中，在一些特殊的溶剂屮形成了各向异性的向列态液晶。这一应