第5章-功能高分子.ppt

5.4.3 液晶高分子的应用 结构材料—主链高分子液晶 功能材料—侧链高分子液晶 １、照相功能 感光性高分子是主要的光致抗蚀剂和印刷制版的感光材料。它属于非银盐感光材料。对感光性高分子的图像形成，通过显影，不需要的部分被溶解去掉，可直接得到永久图像，即显影也包括定影。感光性高分子的照相性能有以下几种主要指标： A．感度（S ）即感光速度 B．分辨力 C．显影性 D．耐用性 照相功能受膜厚度及分子量的影响。一般而言，减少膜的厚度可提高感度及分辨力。分子量越大感度越高，但分辨力却下降。分子量分布越窄，感度和分辨力越高。 5.3.4 感光性高分子的功能性质 ２、光固化功能及光降解（老化）功能 光固化反应可在常温下进行，这对于高温易变质产品的包装及涂饰很有意义。光降解功能可用于制备一次性无污染包装材料,如农用塑料薄膜。 ３、其它功能 借助高分子感光性基团去催化其它的光化学反应，叫作高分子光敏剂，又称为感光性高分子的光反应催化剂。 在侧链上带有大的π电子系结构的高分子具有光导电性，例如聚乙烯基咔唑就是一种典型的光导电性高分子。此外尚有感光性高分子具有光致发光性和光致变色性的功能。 感光性高分子产品包括光刻胶、光固化粘合剂、感光油墨、感光涂料等，已广泛应用于印刷工业的各种制板材料，例如印刷凸版、平版中的感光液，凹版中的光致抗蚀剂，网版印刷中的膜及感光液，印刷油墨中的紫外光固化油墨（UV油墨）等。 当前，感光高分子作为光致抗蚀材料最重要和最有前途的应用是制造大规模集成电路，工业上称为光刻胶。在光的作用下，光刻胶发生化学反应（交联或降解），使溶解度降低（负性光刻胶）或提高（正性光刻胶）。负性光刻胶曝光后产生交联而变成不溶，洗去未曝光的可溶部分后，不溶部分能经受下道工艺的刻蚀。正性光刻胶正相反，曝光部分变得可溶。在制造大规模集成电路中光刻工艺如图5-9所示。 此外，利用感光高分子的光导电、光固化功能，在光电导摄影材料、光信息记录材料、光-能转换材料、光固化膜、光固化胶黏剂等方面得到重要应用。 5.3.5 感光性高分子的应用 5.4 液晶高分子 物质在晶态和液态之间还可能存在某种中间状态，此中间状态称为介晶态（mesophase），液晶态是一种主要的介晶态。液晶（liquid crystal）即液态晶体，既具有液体的流动性又具有晶体的各向异性特征。事实上，物质中存在两种基本的有序性：取向有序和平移有序。晶体中原子或分子的取向和平移（位置）都有序，将晶体加热，它可沿着两个途径转变为各向同性液体，一是先失去取向有序保留平移有序而成为塑晶；二是先失去平移有序而保留取向有序，成为液晶。但这时平移有序未必立即完全丧失，所以某些液晶还可能保留一定程度的平移有序性。 5.4.1 基本概念 奥地利布拉格植物生理研究所的生物学家赖因策在加热一种叫做安息香酸胆石醇的化合物，试管中的变化引起他的兴趣，即：这种化合物在加热到154℃时并不是完全溶解，而是变成了白色混浊物；当继续加热到179℃时，该物质才变成透明液体。之后，他又对该化合物的降温过程进行了观察，发现温度降至179℃以下时同样也出现了白色混浊状态，并在154℃以下时变为固体。“这种化合物就像有生命一样。”赖因策在1888年的实验报告里写道。 赖因策没有像其他人那样将这种两个温度之间的混浊现象简单看作是材料不纯造成的，而是更精心地制备材料进行探究，并将样品附上一封长信寄给了德国的结晶学家雷曼。雷曼经过系统的研究，发现有许多有机化合物都具有同样的性质：这些化合物在混浊状态时与液体相似，具有流动性，同时保持了晶体的结构有序性和光学特性，雷曼将这类物质状态取名为液晶（Liquid Crystal）。 液晶的发现： （1）向列型（Nematic State） 常以字母N表示，此种液晶中分子排列只有取向有序，无分子质心的远程有序，分子排列是一维有序的。 （2）近晶型（Smectic State） 除取向有序外还有由分子质心组成的层状结构，分子呈二维有序排列，根据层内排列的差别，近晶型液晶还可细分为不同的子集相结构，这些子集相分别标注为SA、SB、SC、SD、SE、SF、SG、SH、SI、SJ、SK及SM等。如果这类液晶分子中含有不对称碳原子则会形 成螺旋结构，因而生成相应的具有手征性的相，这种手征性相常用星号“*”表示。例如，SC*、SG*即分别表示具有手征性的近晶C相和近晶G相。 一、液晶相态类型 1、按分子排列方式 （3）胆甾型（Cholesteric State） 具有扭转分子层结构，在每一层分子平面上分子以