液晶高分子材料简介展示PPT课件.ppt

液晶高分子材料 LiquidCrystalPolymer 2020 2 6 1 2 主要内容 01 02 03 04 液晶的定义 液晶高分子的结构 性质 分类 液晶高分子的应用 液晶高分子的发展趋势 2020 2 6 2 3 液晶定义 在日常生活中 液晶材料正通过各种应用及其优异性能被愈来愈多的人所认识 如彩色液晶显示器 各种传感器等 2020 2 6 3 4 液晶的定义 液晶是某些物质在熔融状态或溶解状态下形成的有序流体的总称 它是一种结晶态 既具有流体的流动性 又具有晶体的各向异性特征 液晶高分子由液晶基元和柔性间隔以化学键结合而成 2020 2 6 5 液晶高分子的结构 分类 特性 结构 液晶分子的结构可以简单的表示为 XY 末端基团 常见的有R 烷基 RO 烷氧基 CN 氰基 F CF等 B B 环体系 显示液晶材料的环体系大多为六元环 A 连接基团 Z Z 侧向基团 常见的有 F CN CH3等 显示液晶用材料中一般很少含有侧向基团 液晶分子的各种物理性质 化学性质完全是由这些基团以及这些基团之间的相互作用决定的 因而改善液晶分子的性能 实际上就是改变液晶分子结构中某个基团的属性 2020 2 6 5 6 液晶高分子的结构 分类 特性 分类 按液晶形成条件分类 溶致型 热致型 01 02 溶致型液晶 因加入溶剂 在一定温度范围内 而呈现液晶态的物质称其为溶致型液晶 按液晶基元键和方式分类 主链型 侧链型 复合型 主链型液晶高分子 液晶基元位于高分子主链之内 侧链型液晶高分子 液晶基元作为支链悬浮于主链上 复合性 组合性 液晶高分子 主链和支链上均含有液晶基元 热致型液晶 通过加热而呈现液晶态的物质称为热致型液晶 2020 2 6 6 7 按液晶相结构分类 向列型 近晶型 胆甾 zi 型 碟状 柱状 型 液晶分子相互平排列 同时形成层状 兼有分子取向有序和位置有序 在内层 分子可以沿层面相对运动 随机分布 保持流动性 层与层之间关联较小 可以相互滑动 粘度各相异性 总体上呈二维有序 沿长轴平行排列 分子取向有序 重心上下无规 位置无需 总体上仅保持一维有序 在外力作用下 液晶分子可沿长轴一维方向流动 而不影响液晶结构 是流动性最好 最重要的一种液晶 向列型 近晶型 主要 03 液晶高分子的结构 分类 特性 2020 2 6 7 8 液晶高分子的结构 分类 特性 分类 胆甾型 兼有分子取向有序和位置有序 分子平行排列成层状 但层内分子长轴与层面平行 不相垂直 而且长轴取向有规则地旋转一定的角度 层层旋转 经360 构成一周期 而后复原 总体上呈螺旋状 作精密测量仪器材料 碟状型 碟状型液晶高分子直到1977年才被Chandrasekhar等人发现 构成它们的基元多为扁平碟子状 2020 2 6 8 9 液晶高分子的结构 分类 特性 分类 高分子液晶具有以上四种结构形态 其中 以具有向列态或近晶态的高分子较多 也是人们较为感兴趣的高分子液晶 由于液晶相是一种有序结构 所以凡是可以用于有序结构分析的方法都能用表征液晶性质 例如 偏光显微镜 X 射线衍射和差热分析等 2020 2 6 9 10 液晶高分子的结构 分类 特性 特性 01 取向方向的高位拉伸强度和高模量最突出的特点是在外力场中容易发生分子链取向 在取向方向上呈现高拉伸强度和高模量 如Kevlar纤维 七十年代 DuPont公司著名的纤维Kevlar的问世及其商品化 的比强度和比模量均达到钢的10倍 纤维可在 45 200 使用 阿波罗登月飞船软着陆降落伞带就是用Kevlar29制备的 Kelvar纤维还可用于防弹背心 飞机 火箭外壳材料和雷达无线罩等 2020 2 6 10 11 液晶高分子的结构 分类 特性 特性 02 耐热性突出由于高分子液晶的刚性部分大多由芳环构成 其耐热性相对比较突出 如 Xydar 液晶聚合物属于玻璃纤维或矿物填充塑料 具有卓越的流动特性 的熔点为421 空气中的分解温度可达560 其热变形温度也可达350 明显高于绝大多数塑料 2020 2 6 11 12 液晶高分子的结构 分类 特性 特性 2020 2 6 12 13 液晶高分子的结构 分类 特性 特性 2020 2 6 13 14 液晶高分子的结构 分类 特性 特性 03 阻燃性优异高分子液晶分子链由大量芳香环所构成 除了含有酰肼键的纤维外 都特别难以燃烧 如Kevlar在火焰中有很好的尺寸稳定性 若在其中添加少量磷等 高分子液晶的阻燃性能更好 2020 2 6 14 2020 2 6 15 16 液晶高分子的结构 分类 特性 特性 04 电性能和成型加工性优异高分子液晶的绝缘强度高和介电常数低 而且两者都很少随温度的变化而变化 并且导热和导电性能低 由于分子链中柔软部分的存在 其流动性能好 成型压力低 因此可用普通的塑料加工设备来注射或挤出成型 所得成品的尺寸很精确 2020 2 6 16 17 液晶高分子的应用 应用 2020 2 6 17 18 液晶高分子的应用 01 在信息储存方面的应用带有信息的激光束照射液晶存储介质时 局部温度升高 液晶聚合物熔融成各向同性的液体 从而失去有序度 激光束消失以后 又凝结成为不透光的固体 信号被记录 液晶高分子用于存储显示寿命长 对比度高 存储可靠 擦除方便 因此有极为广阔的发展前景 2020 2 6 18 19 液晶高分子的应用 2020 2 6 19 20 液晶高分子的应用 02 气体的检测液晶它能记录有害气体的浓度 并能精确测定漏气部位 以保证安全 测量的灵敏度可达百万分之几 这对环境保护监测工作有重要价值 例如胆甾液晶对不同有机溶剂气体可显示不同的颜色 2020 2 6 20 21 液晶高分子的应用 2020 2 6 21 22 液晶高分子的应用 03 精密温度指示材料向列型液晶和胆甾型液晶的混合物呈平行并顺次扭转的螺旋结构 而且其螺距随温度变化而发生显著变化 被测物体的表面温度若有变化 液晶分子排列的螺距即发生变化 偏振光的旋转角度也随之发生变化 因而返回光的强度也会发生变化 人们利用此现象制造出微温度传感器 2020 2 6 22 23 液晶高分子的应用 04 浅层肿瘤的诊断用涂有胆甾型液晶的黑底薄膜 贴在病灶区的皮肤上 则能显示温度不到一度的彩色温度变化图 利用液晶诊断肿瘤 动脉血栓和静脉肿瘤 以提供手术的准确部位 并能根据皮肤温度的变化 以判断神经系统及血管系统是否开放 2020 2 6 23 24 液晶高分子的应用 05 高分子液晶显示材料由于高分子的粘度比小分子液晶大得多 它的工作温度 响应时间都不及小分子液晶 因此目前小分子液晶是主要的显示材料 虽然液晶高分子在电场作用下从无序透明态到有序不透明态的性质使其理论上也可以用于显