液晶高分子作為一種高性能功能材料,其必將隨著材料使用環
境苛刻而得大量使用及發展;同時它也受到較高成本的限制,故開發
較低成本的液晶高分子材料也是液晶高分子的一個重大課題
體小2-3個數量极,故可在生產中帶來以下好處:
a. 當注塑時流體路徑長或者形狀復雜或薄壁產品時采用此
材料非常有利。
b.當某種聚合物難以加工時加入主鏈型液晶高分子可以起
到潤滑齊的作用使加工變得容易。
(2).機械性質:液晶結構較為完善的液晶高分子其強度往往比
其它各向同性材料甚至加玻縴材料強度更高.
(3).熱膨脹系數和模收縮率
在臨界濃度以下溶液粘度隨著濃度的增加粘度增大,但當達到
臨界濃度時粘度達到最大值,然后迅速下降至一极小值,當溶液
濃度繼續增大時,粘度會增大,直至固化現象發生。普通高分子
溶液和液晶高分子溶液粘度圖對比如下:
C.應用:液晶型主鏈高分子最大的特點在於從液晶態能紡出拉
伸強度和熱穩定性很好的高強縴維。
普通高分子溶液紡縴是在外力作用下使分子沿縴維長
液晶分子剛性部分之間相互平行排列,但是其重心排列無序,只保持著一維有序性.
液晶分子在沿其長軸方向可以相對運動,而不影響晶相結構,故
其在外力作用下可以非常容易沿著此方向流動,是三種晶相中
流動性最好的一種液晶.
b.近晶型晶相液晶(smectic liquid crystal):
此液晶分子剛性部份相互平行排列,並構成垂直於分子長軸方
成膠囊,構成油包水或水包油結構,當濃度進一步增大
時,分子進一步聚集形成排列有序的液晶。
:CH2=CH(CH2)8COOHCH
b.應用:特殊性能的微膠囊,這種微膠囊最重要的應用是作為定點
釋放和緩釋藥物使用,這種微膠囊包裹的藥物隨體液到達病
變點時,微膠囊被作用破裂放出藥物,達到定點釋放藥物的目
的,這樣可以羥減小藥物對肌體的毒副作用,同時控制釋放還
結構使其不能緊密排列,從而達到降低分子間作用力,使其
相轉變溫度大大下降。
b.在聚合物剛性鏈中加入柔性鏈段:其目的通過增加分子鏈
的熱運動來降低聚合物熔點。
c.聚合單元之間進行非線性連接:其目的是降低長鏈分子的
規整度以減小分子間作用力以達至降低熔點。
3.熱熔型主鏈高分子液晶的性質及應用
(1).流變性:此液晶熔體粘度在相同剪切力作用下比非液晶熔
在溶液中達到一定濃度時形成有序排列,產生各向異性特征構成
液晶;當溶解的是高分子時稱為溶液型高分子液晶。
b.熱熔型液晶(thermotropic liquid crystal):三維各向異向的晶體
在熔融過程中不完全失去晶體特征,保持一定有序性構成液晶;
同樣當晶體為高分子時稱為熱熔型高分子液晶。
2.溶液型高分子液晶之結構、性能及應用
結構:主鏈剛性好有利於達到分子的有序排列,易於形成液晶高
分子,但完全剛性化的棒狀分子,如對羥基甲酸縮聚物(poly
4-oxybenzoyl)等剛性特強的高聚物在固體時呈現很高的
結晶度,但分子間作用力太大,以至於在分解溫度以下都
不能熔融.一般可以通過如下三種方法減小分子間作用力。
a.在聚合鏈中加入體積不等的聚合單元:其目的是利用空間
軸高度取向,在凝結過程中使得有序性保留下來。
液晶高分子溶液在其臨界濃度以上,由於高分子均向排
列,抽絲极為容易,因沒受強作用力對分子破壞而且自身
取向度高,故強度.模量均极高.
3.熱熔型液晶高分子的結構、性能及應用
1.熱熔側鏈高分子液晶
結構
2.熱熔型主鏈高分子液晶
熱熔型主鏈高分子液晶的剛性結構處於聚合物主鏈上,其主要由芳香族化合物構成。
溶液型高分子液晶是液晶高分子在另外一種分子體系中進行的有
序排列,根據液晶高分子中剛性部分在聚合物中的位置將此分為
側鏈型和主鏈型液晶高分子。
1.側鏈型液晶高分子
a.結構:液晶要在溶液中形成一般都要有雙親結構,即結構的一
端呈現親水性,另一端呈現親油性;在溶液中當液晶高
分子達到一定濃度時,這些雙親分子可以在溶液中聚集
a.由於熱熔主鏈高分子在固體時結晶度高且吸潮很低,故
其尺寸穩定性相當好.
b.主鏈熱熔液晶高分子材料線膨脹系數遠比一般聚合物
低,甚至與常見的金屬相類似,這對適用一些精密應用
場所;同時主鏈高分子液晶材料還具有非常低的模收
縮,與其它材料相比模塌陷和扭曲缺陷也非常小。
熱膨脹和模收縮系數對比見下圖:
4.液晶高分子發展前景
高分子液晶材料
1.高分子液晶概述
1.過渡中間態:外觀呈現液體物質的流動性,但仍保留著晶態物質的有序性且在物理性質上呈現各向異性稱為過渡中間態(Mesophase).
2.液晶物質(Liquid crystals):在溶液或熔融狀態下兼有晶體和液體部份性質的物質.
3.液晶:
4.液晶按形態分類:
a.向列型液晶相液晶(nematic liquid crystal):
向的層狀結構.此液晶層內分子可以沿著層面相對運動保持其
流動性.
c.膽甾醇型液晶(cholesteric liquid crytal):
構成液晶的分子基本是扁平型,依靠端基的相互作用,彼此平行排弄列成層狀結構,其長軸與層面平行.
5.按形成液晶的條件分類:
a.溶液型液晶(lyotropic liquid crystral):液晶分子在溶解過程中
可以增加藥效持續時間。
2.溶液型主鏈高分子液晶
主鏈型高分子液晶是指其剛性部分在聚合物的主鏈上,其特點
為聚合物主鏈中存在有規律的剛性結主鏈液晶其分子主鏈如上給出都是非柔性和半剛性,高
分子在溶液中形成液晶必須在一定濃度範圍和特定的溶齊中。
在溶液中形成液晶的最低濃度稱為臨界濃度。