功能高分子第五章-高分子液晶材料.pptx

第五章 高分子液晶材料; 生活中的液晶显示材料;3;5.1 高分子液晶概述; 相变需要外界条件 相变没有过渡态;5.1 高分子液晶概述;5.1 高分子液晶概述; 1888年 奥地利植物学家莱尼茨尔（F. Reinitzer） 在研究胆甾醇苯甲酯时首先观察到液晶现象。 ;5.1 高分子液晶概述;5.1 高分子液晶概述;5.1 高分子液晶概述;主链型Main-chain LCPs;5.1 高分子液晶概述;主链型液晶和侧链型高分子液晶中根据致晶单元的连接方式和形态不同又有许多种类型;表5-1 液晶分子分类表（化学结构）;; 图5-1 液晶结构示意图; 向 列 型:流动性最好，熔融体或者溶液粘度最 小，一维有序。 近 晶 型:最接近晶体的特性、粘度存在各 向异性，二维有序。 胆甾醇型:具有很高的旋光性，可以使白色光发 生色散，有彩虹般的颜色。;(1) 向列型液晶 (nematic liquid crystals，N) 在向列型液晶中，棒状分子只维持一维有序。它们互相平行排列，但重心排列则是无序的。在外力作用下，棒状分子容易沿流动方向取向，并可在取向方向互相穿越。因此，向列型液晶的宏观粘度一般都比较小，是三种结构类型的液晶中流动性最好的一种。;(2) 近晶型液晶 (smectic liquid crystals，S) 近晶型液晶是所有液晶中最接近结晶结构的一类，棒状分子互相平行排列成层状结构。分子的长轴垂直于层状结构平面。层内分子排列具有二维有序性。但这些层状结构并不是严格刚性的，分子可在本层内运动，但不能来往于各层之间。层状结构之间可以相互滑移，而垂直于层片方向的流动却很困难。;这种结构决定了近晶型液晶的粘度具有各向异性。但在通常情况下，层片的取向是无规的，因此，宏观上表现为在各个方向上都非常粘滞。 根据晶型的细微差别，近晶型液晶还可以再分成9个小类。按发现年代的先后依次计为SA、 SB 、……SI。 近晶型液晶结构上的差别对于非线性光学特性有一定影响。;(3) 胆甾醇型液晶 (Cholesteric liquid crystals，Ch) 分子是长而扁平的。它们依靠端基的作用，平行排列成层状结构，长轴与层片平面平行。 层内分子排列与向列型类似，棒状分子分层平行排列，在每个单层内分子排列与向列型相似，相邻两层中分子长轴依次有规则地扭转一定角度，分子长轴在旋转360o后复原。;(3) 胆甾醇型液晶 (Cholesteric liquid crystals，Ch) 两个取向相同的分子层之间的距离称为胆甾型液晶的螺距。 由于扭转分子层的作用，照射在其上的光将发生偏振旋转，使得胆甾醇型液晶通常具有彩虹般的漂亮颜色，并有极高的旋光能力——“显示器材料” ;热致型液晶（Thermotropic LC）;Q: 为什么可以形成液晶态？ 分子结构在液晶形成过程中起着主要作用 ;致晶单元结构 ;致晶单元结构 ; 内在因素:分子结构、分子组成和分子间力。 外部因素:主要包括环境温度、溶剂等。 ;; 分子组成和分子间力是热致型高分子液晶相态和性能影响最大的因素。分子间作用力大和分子规整度高虽然有利于液晶形成，但是相转变温度也提高，使液晶形成温度提高，不利于液晶的加工和使用。 溶致性高分子液晶不存在上述问题。 ; 对热致型高分子液晶来说，最重要的影响因素是温度。足够高的温度能够给高分子提供足够的热动能，是使相转变过程发生的必要条件。因此，控制温度是形成高分子液晶和确定晶相结构的主要手段。除此之外，施加一定电场或磁场力有时对液晶的形成也是必要的。; 对于溶致型液晶，溶剂与高分子液晶分子之间的作用起非常重要的作用。溶剂的结构和极性决定了与液晶分子间的亲和力的大小，进而影响液晶分子在溶液中的构象，能直接影响液晶的形态和稳定性。控制高分子液晶溶液的浓度是控制溶液型高分子液晶相结构的主要手段。; 溶致侧链液晶 溶致主链液晶 热致侧链液晶 热致主链液晶 ; 溶致型高分子液晶的分子结构： ① 分子应具有足够的刚性； ② 分子必须有相当的溶解性。 ; 溶致主链型高分子液晶的结构特征是致晶单元位于高分子骨架的主链上。 主链型溶致性高分子液晶分子一般并不具有两亲结构，在溶液中也不形成胶束结构。这类液晶在溶液中形成液晶态是由于刚性高分子主链相互作用，进行紧密有序堆积的结果。;;;;;芳纶1414的应用;;5.2 高分子液晶的性能分析与合成方法; 主链型热致性高分子液晶中，最典型最重要的 代表是聚酯液晶。;5.2 高分子液晶的性能分析与合成方法;