液晶离聚物...ppt

液晶离聚物 2010级应用化学 孙彩侠 4110043009 主要内容 液晶离聚物的发展史液晶离聚物的分类液晶离聚物的表征手段液晶离聚物的应用 液晶离聚物的发展史 液晶离子型聚合物 简称为液晶离聚物 是一类带有离子 并具有液晶性质的聚合物 它兼有聚合液晶和离聚物的优良性能 也是一类新型聚合物表面活性剂 他是在液晶聚合物和离聚物的基础上发展起来的 液晶是1888年奥地利植物学家Reinitzer在观察胆甾醇苯甲酸酯是首次发现的 固态胆甾醇苯甲酸酯在145 5 溶化成浑浊的液体 继续加热到178 5 变成透明的液体 随后德国著名物理学家Lehmann对一系列有机化合物进行了系统研究 发现许多有机化合物具有与胆甾醇苯甲酸酯类似的性质 他指出 浑浊的云雾状液体中间既具有液体的流动性 又具有类似晶体的结构 取名液态晶体 创造了 液晶 这个名词 由于两位科学家的卓越贡献 Reinitzer和Lehmann被称为 液晶科学之父 20世纪20年代vorlander等开展了系统的合成工作 对新合成的液晶化合成物的研究表明 液晶分子结构呈线性 20世纪60年代 液晶在光电显示技术中得到应用 这大大刺激了液晶技术在世界范围内的发展 是液晶材料应用于研究的里程碑 1923年Vorlander就意识到存在着液晶聚合物 Bawden和Pirie于1937年发现烟草溶液中存在液晶 证实了液晶聚合物存在于自然界中 首次合成的是溶质液晶聚合物 此后 Flory提出了液晶相的分子结构模型和几何构型 1965年DuPont公司成功合成了溶质液晶 到了20世纪70年代 多种具有良好性能的液晶聚合物被合成出来 离聚物是一类大分子链上带有不大于15 摩尔分数 的可离子化基团的高分子材料 多以乙烯 苯乙烯 丁二烯 丙烯酸酯类的聚合物及聚氨酯等为骨架链 所包含的离子集团主要为羧基和磺酸基 阳离子为K Na Ba2 zn2 Mg2 Cs 等 早在20世纪50年代 Coodrich就首先获得了具有良好抗张强度的丁二烯 丙烯酸酯 丙烯酸弹性共聚体类离聚物 1952年 Dupont公司通过氯磺化聚乙烯 并用各种金属氧化物对其进行适当的处理 获得了一类基于离子相互作用和非共价键交联的 具有商业应用价值的弹性体 20世纪60年代中期 Dupont公司有生产出用钠和锌离子部分中和的乙烯 甲基丙烯酸共聚体 这些材料与传统的聚乙烯相比 具有更好的透明性和抗张强度 液晶离聚物就是在液晶聚合物中引入离子基团 如磺酸基 羧基 铵基等 使其既具有离聚物的特性 又具有液晶聚合物的特性 把离聚物的性能和液晶聚合物的优秀性能合二为一 含磺酸基团的液晶离聚物由美国科学家Salamone首次报道于1988年 1910年德国化学家Vorlander对含有短链的羧酸盐热致小分子液晶进行了研究 1991年日本的Ujiie等在化学快报上报道了侧链带有铵离子的液晶离聚物 磺酸基液晶离聚物的共混研究始于2002年 液晶离聚物的分类 1 按来源可以分为 天然液晶离聚物和人工合成液晶离聚物 例如 存在与细胞膜中的双新性液晶可认为是天然液晶离聚物 人工合成的磺酸基 羧基和氨基的液晶离聚物等 2 根据液晶基元所在的位置分类为 主链液晶离聚物 MLCI 液晶基元在聚合物的主链 侧链液晶离聚物 SLCI 液晶基元在离聚物的侧链 通常离子也在侧链 离子网状液晶 是指交联的液晶离聚物 可以分为离子液晶弹性体 即交联后 具有弹性 当交联密度足够大时 弹性消失 成为例子液晶热固体 3 按液晶离聚物形成条件也分为 溶致液晶离聚物和热致液晶离聚物等 4 按离聚物形态可以分为 近晶相液晶离聚物分子呈棒状 长轴相互平行排列成层 图1 近晶相液晶 S 向列相液晶离聚物分子也呈棒状 长轴也相互平行但不成层 图2 向列相液晶 N 胆甾相液晶离聚物为旋光性物质 这类液晶大部分是胆甾醇的衍生物 它的分子象向列相液晶那样排列 包含许多层 在层中分子长轴彼此平行 当许多层重叠时 各层中由于分子结构的非对称性 使排列方向发生一定的偏转 约15 致使分子排列的方向与层面的法线形成螺旋 图3 胆甾相液晶 Ch 液晶离聚物的表征手段 液晶离聚物的研究重点是它的液晶行为 离子的类型和离子的浓度等因素对液晶性能 如对聚合度 热性能 溶液性能 光 电 磁等性能的影响 起表征手段主要是红外光谱 紫外光谱 荧光光谱 X射线衍射 小角中子散射 SANS 小角X射线散射 SAXS 电子自旋 顺磁 共振 ESR 核磁共振 NMR 电镜等 液晶离聚物的应用 作为一类型功能高分子材料 液晶离聚物涉及化学 物理学 电子学及材料学等多学科 具有独特的光学 电磁学等物理性质以及良好的机械性能和化学稳定性 不仅具有重要的理论意义和学术价值 而且在共混材料 光学 信息 军事 印刷 复合材料膜材料等领域具有潜在的应用前景 1 聚合物助剂由于液晶离聚物具有液晶和离聚物的双层性质 或液晶 离子和聚合物的三重性质 在聚合物加工 高分子合金和复合材料制备中可起到增容 增强和降低加工温度等多种作用 是一类新型聚合物加工助剂 液晶离聚物具有液晶链段的取向性 聚合物的可加工性和离聚物的增容作用 可用于共混物的制备 2 高强纤维液晶离聚物一般通过对位或间位芳族单体缩聚而成 其分子结构决定了它具有优异的耐热 耐溶剂 易取向及尺寸稳定等性能 随着液晶离聚物潜在应用领域的不断扩大 近年来越来越受到学术界和产业界的广泛关注 尤其吸引工业界注意的是 1965年DuPont公司成功的合成了溶致液晶 商品名Kevlar 被称为魔法纤维 在军事上用于制造防弹衣 高强轮胎等 3 用于地板抛光涂料 压敏胶 皮革涂饰剂和建筑内外墙涂料近年来 液晶离聚物以开始进入涂料工业领域 液晶聚合物带给涂料的鲜明特性主要表现在树脂和颜料两方面 由液晶离聚物所得的涂膜建有优良的硬度和耐冲击性 其涂膜的耐化学品性好于无定形聚合物 液晶聚合物的商品化给涂料增添了蔚为奇观的色彩 液晶聚合物颜料利用胆甾向液晶光学特性 显