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第五章 高分子液晶材料;2、高分子液晶 如果将液晶分子连接成大分子，或者将液晶分 子连接到一个聚合物骨架上，并且仍设法保持其液 晶特征，我们称这类物质为高分子液晶或者聚合物 液晶。;3、高分子液晶的特征 ①、与小分子液晶相比： 从结构上看，都具有同样的刚性分子结构及与其对应的晶相结构，不同点在于小分子单体液晶在外力作用下可以自由旋转，而高分子液晶要受到相连接的聚合物骨架的一定束缚。 从性质上，具有许多单体液晶所不具备的性质，如主链型高分子液晶的超强机械性能，梳状高分子液晶在电子和光电子器件方面的应用等。;②、与常规高分子材料相比： 从结构上看，具有高度有序的晶相结构。 从性质上，具有许多常规高分子材料所不具备的特殊性质。如，非线性光学性质、机械和电学性能的高各项异性等。;4、高分子液晶的发展 1923年提出“高分子液晶”的概念。 高分子液晶获得真正重视和发展是，在国际上 20世纪70年代，在国内20世纪80年代。;一、高分子液晶的分类与命名 高分子液晶的分类方法主要有三种，即： 根据液晶分子结构特征分类； 根据形成的液晶形态分类； 根据高分子液晶的形成过程分类。;1、根据聚合物液晶分子结构特征分类 液晶通常由刚性(多由芳香和脂肪型环状结构 构成)和柔性(可以自由旋转的σ键连接起来的饱 和链构成)两部分组成。; 高分子液晶根据刚性结构在分子中的相对位 置和连接次序，分为主链型高分子液晶(刚性部分 处于主链上)和侧链型高分子液晶(刚性部分连接 于主链的侧链上)。 如果再根据刚性部分的形状、结合所处位置, 还可以分成如下几种类型(见表5-1)。; 123; 1234;2、按液晶的形态分类 液晶的相态结构(晶相),是指液晶分子在形成 液晶相时的空间取向和晶体结构。液晶的晶相主 要有以下三类：(图5-1所示);①、向列型晶相液晶 用符号N来表示。 在向列型液晶中，液晶分子刚性部分之间相互 平行排列，但是其重心排列无序，只保持着一维有 序性。 液晶分子在沿其长轴方向可以相对运动，而不 影响晶相结构。因此在外力作用下可以非常容易流 动，是在三种晶相中流动性最好的液晶。;②、近晶型晶相液晶 通常用符号 S 来表示，在所有液晶中最接近 固体结晶结构。 在这类液晶中分子刚性部分互相平行排列，并 构成垂直于分子长轴方向的层状结构。; 在层内分子可以沿着层面相对运动，保持其流 动性；这类液晶具有二维有序性。由于层与层之间 允许有滑动发生，因此这种液晶在其粘度性质上仍 存在着各向异性。 根据晶型的细微差别，又可以分成 SA、SB、SC、SD、SE、SF、SG、SH、SI 等 9个小类。;③、胆甾醇型液晶 由于这类液晶，许多是胆甾醇的衍生物，所 以称之为胆甾醇型液晶。 构成液晶的分子基本是扁平型的，依靠端基 的相互作用，彼此平行排列成层状结构。 与近晶型液晶不同，它们的长轴与层面平 行，而不是垂直。在两相邻层之间，由于伸出平 面外的光学活性基团的作用，分子的长轴取向依;次规则地旋转一定角度，层层旋转，构成一个螺 旋面结构；分子的长轴取向在旋转360度以后复 原，两个取向度相同的最近层间距离称为胆甾醇 型液晶的螺距。 这类液晶具有彩虹般的颜色和很高的旋光本 领等独特的光学性质。;3、根据高分子液晶的形成过程分类 根据形成液晶的条件(熔融和溶解)： 溶致型液晶---液晶分子在溶解过程中,在溶液中 达到一定浓度时形成有序排列，产生各向异 性特征构成液晶。 热致型液晶---三维各向异性的晶体，在加热致 融过程中，不完全失去晶体特征，保持一定 有序性构成的液晶。;二、高分子液晶的分子结构与性质 1、高分子液晶的典型结构 高分子液晶的结构是,由通常呈现近似棒状或片 状的刚性部分和连接刚性部分之间的柔性链组成。 刚性部分通常呈现近似棒状或片状，这是液晶 分子在液态下维持某种有序排列所必须的结构因素。; 刚性结构通常由两个苯环、或者脂肪环、或者 芳香杂环，通过一个刚性连接部件[x]连接组成(如 下图所示)。; 其中，刚性连接结构能够阻止两个环的旋转。 刚性连接部件包括常见的亚胺基(-C=N-)、偶氮基(- N＝N-)、氧化偶氮基(-NO＝N-)、酯基(-COO-)和反 式乙烯基(-C＝C-)等。 端基R或R1可以是各种极性或非极性基因。 在表5—2中给出液晶分子中比较重要的常见结 构部件的化学结构。 ;构。 ;2、影响聚合物液晶形态与性能的因素