液晶高分子材料的发展与应用

化学毕业论文 时间:2018-04-13 我要投稿

  液晶高分子材料的发展与应用【1】

  摘要:液晶高分子材料兼具有晶态和液体两方面的性质,是一种新兴的功能高分子材料,近年来,液晶高分子材料的应用获得了迅速的发展,例如其在液晶显示、光储存和液晶纺丝等方面的应用,相信在不久的将来会有更多性能更优异的液晶高分子材料应用于日常生活中。

  关键词:液晶 液晶高分子 应用

  1 引言

  液晶高分子材料是在一定条件下可以液晶态存在的高分子所加工制成的材料,较高分子量和液晶有序的有机结合使液晶高分子材料具有一些优异的特性。

  例如,液晶高分子材料具有非常高的强度和模量,或具有很小的热膨胀系数,或具有优良的电光性质等等。

  研究和开发液晶高分子材料,不仅可以提供新的高性能材料从而促使技术的进步和新技术的产生,同时可以促进高分子化学、高分子物理学、高分子加工以及高分子应用等领域的发展。

  因此,研究液晶高分子材料具有重要意义。

  2 液晶高分子材料的发展

  液晶高分子存在于自然界很多物质中,像是生物体中的纤维素、多肽、核酸、蛋白质、细胞及细胞膜等都存在液晶态。

  液晶的原理首先在1888年由奥地利植物学家F Reinitzer(F.Reinitzer,Monatsh,Chem,9,421,1888)提出,之后,德国科学家O,Lehamann验证了液晶的各向异性,他建议将其命名为Fliess,endekrystalle,在英语中也就是液晶(Liquid Crystal或简化为LC)。

  19世纪60年代,人们发现聚对苯甲酰胺溶解在二甲基乙酰胺LiCI中,和聚对苯二甲酰对本二胺溶解在浓硫酸中,都可以形成向列型液晶(根据分子排列的形式和有序性不同,液晶有三种不同的结构类型:近晶型、向列型和胆甾型。

  向列型液晶只保留着固体的一维有序性,具有较好的流动性)。

  刚性分子链在溶液中伸展,当其浓度达到临界浓度时由于部分刚性分子聚集在一起形成有序排列的微区结构,使溶液由各向同性向各向异性转变,由此形成了液晶。

  随即,美国杜邦公司(DuPont’s)先后推出了PSA(聚苯甲酰胺)及Kevelar纤维PPTA(聚对苯二甲酰对苯二胺),标志着液晶高分子研究工业化发展的开始。

  到70~80年代,出现了诸如Xydar(美国Dartin公司,1984年),Vectra(美国Calanese公司,1985年)等一系列商用型热致液晶,液晶高分子材料逐渐开始推广。

  发展至今,液晶这一形态已经成为一个相当大的物质家族,其商业用途多达几百种,例如日常生活中所用的液晶显示手表、计算器、笔记本电脑和高清晰的彩色电视等都已商品化,使得显示技术领域发生重大的革命性变化。

  液晶高分子的一系列不同寻常的性质已经得到了广泛的实际应用,其中大家最为熟悉的就是上面说到的液晶显示技术,它是应用向列型液晶的灵敏的电响应特性和优秀的光学特性的典型例子。

  把透明的向列型液晶薄膜夹在两块导电的玻璃板之间,在施加适当电压的点上变得不透明,因此当电压以某种图形的形式加到液晶薄膜上就产生了图像。

  这一原理等同于学生日常学习使用的计算器,在通电时液晶分子排列变得有秩序,使光线容易通过;不通电时分子排列混乱,阻止光线通过,因而显示出所要计算的数字。

  液晶显示器件最大的优点在于耗电低,可以实现微型化和超薄化。

  与小分子液晶材料相比,液晶高分子在图形显示方面的应用前景在于利用其优点开发大面积、平面、超薄型、直接沉积在控制电极表面的显示器,具有相当大的优势。

  液晶高分子还可以利用其热,光效应来实现光存储。

  首先将存储介质制成透光的液晶态晶体,这时测试的光完全透过,证明没有信息记录;当用一束激光照射存储介质时,局部温度升高而使液晶高分子熔融成各向同性熔体,分子失去有序性:激光消失后,液晶高分子凝结成不透光的固体,信号被记录下来。

  此时如果再照射测试光,将仅有部分光透过,记录的信息在室温下永久保存。

  这同目前常用的存储介质――光盘相比,其对信息的存储依靠记忆材料内部的特性变化使得液晶高分子存储材料的可靠性更高,而且不用担心灰尘和表面的划伤对存储数据的影响,更适合于重要数据的长期保存。

  此外,将刚性高分子溶液的液晶体系所具有的流变学特性应用于纤维加工过程中,已创造出一种新的纺丝技术――液晶纺丝,这种新技术使纤维的力学性能提高了两倍以上,获得了高强度、高模量、综合性能优越的纤维。

  由于刚性高分子溶液形成的液晶体系具有高浓度、低粘度和低切变速率下高度取向的流变学特性,因此采用液晶纺丝便顺利地解决了高浓度溶液必然伴随着高粘度的问题。

  同时,由于液晶分子的取向,纺丝时可以在较低的牵伸条件下就获得较高的取向度,避免纤维在高倍拉伸时产生应力和受到损伤。

  这样所得的高性能纤维可用于制造防弹衣、缆�和特种复合材料等。

  3 液晶高分子材料的应用

  液晶高分子材料不仅在化学、物理方面得到了广泛的应用,其在生物医学方面的应用也是不可小视的。

  由于在电、磁、光、热、力等条件变化时,液晶高分子将发生显著的变化,使得液晶高分子膜比一般的膜材料具有更高的透过量和选择性。

  因此,利用溶致性液晶(根据液晶形成条件的不同液晶态物质又可分为“热致型液晶”和“溶致型液晶”)高分子的成型过程,如形成层状结构,再进行交联固化成膜,可以制备具有部分类似功能的膜材料。

  脂质体是液晶高分子在溶液中形成的一种聚集态,这种微胶囊最重要的应用就是作为定点释放和缓释药物的使用。

  微胶囊中包裹的药物随体液到达病变点后被酶作用破裂释放出药物,达到定点释放药物的目的。

  如前所述,作为新兴的功能材料,液晶高分子材料具有很多突出的优点。

  随着人们对它不断的研究,液晶高分子材料会逐步代替目前使用的部分金属和非金属材料。

  液晶高分子材料作为一种较新的高分子材料,人们对它的认识还不充分,但在不远的将来,液晶高分子材料的应用一定会越来越广泛。

  对人类的生存和发展做出新的贡献。

  参考文献:

  [1]罗祥林.功能高分子材料[M].京:化学工业出版社,2010.

  [2]何曼君,张红东等.高分子物理[M].上海:复旦大学出版社,2007.

  [3]何天白,胡汉杰.功能高分子与新技术[M].北京:化学工业出版社,2000.

  [4]柯锦玲.液晶高分子及其应用[Z].1001-9456(2004)03-0086-04.

  新型高分子材料与应用【2】

  摘要:自20世纪30年代以来,高分子科学技术的发展极为迅猛。

  高分子材料特别是合成高分子材料由于其具有的优异功能,已在信息、生命等新技术领域,以及工业、农业、国防、交通等部门中发挥着重要作用。

  随着信息时代的到来,对于高分子材料有了更高的要求,不再是满足于当前材料的实用,于是新型高分子材料的研究开发更加的迫切。

  关键字:新型高分子材料;高分子材料应用;新型高分子材料的开发

  引言:

  高分子材料是指由相对分子质量较大的化合物分子构成的材料。

  按其来源,高分子材料可分为天然,合成,半合成材料,包括了塑料,合成纤维,合成橡胶,涂料,粘合剂和高分子基复合材料。

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