高分子液晶材料

的最近层间距离称为胆甾醇型液晶的螺距。
这类液晶具有彩虹般的颜色和很高的旋光本领等独特的光学
性质。
3、根据高分子液晶的形成过程分类 根据形成液晶的条件（熔融和溶解），还可以将液晶分成溶 液型液晶（液晶分子在溶解过程中，在溶液中达到一定浓度时形 成有序排列，产生各向异性特征构成液晶）和热熔型液晶（三维 各向异性的晶体，在加热熔融过程中，不完全失去晶体特征，保 持一定有序性构成的液晶）。
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2、按液晶的形态分类 液晶的相态结构（晶相），是指液晶分子在形成液晶相时的 空间取向和晶体结构。液晶的晶相主要有以下三类：(图5-1所示)
①、向列型晶相液晶
用符号N来表示。
在向列型液晶中，液晶分子刚性部分之间相互平行排列，但 是其重心排列无序，只保持着一维有序性。 液晶分子在沿其长轴方向可以相对运动，而不影响晶相结 构。因此在外力作用下可以非常容易流动，是在三种晶相中流动 性最好的液晶。 ②、近晶型晶相液晶 通常用符号 S 来表示，在所有液晶中最接近固体结晶结构。 在这类液晶中分子刚性部分互相平行排列，并构成垂直于分 子长轴方向的层状结构。 在层内分子可以沿着层面相对运动，保持其流动性；这类液
在表5-3中给出了部分常见高分子液晶的分子结构和相应的参
考文献。
（下接续表）
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第二节 高分子液晶的性能分析与合成方法
一、溶液型侧链高分子液晶
溶液型液晶分子（小分子液晶）的结构 根据定义，溶液型液晶是，液晶分子在另外一种分子体系中 进行的有序排列。为了有利于液晶相在溶液中形成，在溶液型液 晶分子中一般都含有双亲活性结构，即结构的一端呈现亲水性， 另—端呈现亲油性。 溶液型液晶（小分子液晶）的形成过程 在溶液中，当液晶分子浓度达到一定浓度时，两亲性液晶分 子可以在溶液中聚集成胶囊，构成油包水或水包油结构；
①、内在因素 内在因素为分子组成、分子结构和分子间力。
在热熔型液晶中，对晶相和性质影响最大的，即是分子构型
和分子间力。分子间力大和分子规整度高，虽然有利于液晶形 成，但是相转变温度也会因为分子间力的提高而提高，使液晶形
成温度提高，不利于液晶的加工和使用。
溶液型液晶，由于是在溶液中形成的，不存在上述问题。若 刚性体呈棒状，易于生成向列型或近晶型液晶；刚性体呈片状，
其中，刚性连接结构能够阻止两个环的旋转。连接部件包括
常见的亚胺基(-C=N-)、偶氮基(-N＝N-)、氧化偶氮基(-NO＝N-)、
酯基(-COO-)和反式乙烯基(-C＝C-)等。 端基R可以是各种极性或非极性基因。 在表5—2中给出液晶分子中比较重要的常见结构部件化学结 构。
2、影响聚合物液晶形态与性能的因素

晶具有二维有序性。由于层与层之间允许有滑动发生，因此这种
液晶在其粘度性质上仍存在着各向异性。
根据晶型的细微差别，又可以分成 SA、SB、SC、SD、SE、SF、
SG、SH、SI 等 9个小类。 ③、胆甾醇型液晶 由于这类液晶，许多是胆甾醇的衍生物，所以称之为胆甾醇 型液晶。 构成液晶的分子基本是扁平型的，依靠端基的相互作用，彼 此平行排列成层状结构。 与近晶型液晶不同，它们的长轴与层面平行，而不是垂直。 在两相邻层之间，由于伸出平面外的光学活性基团的作用，分子 的长轴取向依次规则地旋转一定角度，层层旋转，构成一个螺旋 面结构；分子的长轴取向在旋转360度以后复原，两个取向度相同
第五章 高分子液晶材料
第一节 高分子液晶概述
1、液晶态 液晶态是介于晶态和液态之间的一种热力学稳定的相态；它 既具有晶态的各向异性，又具有液态的流动性。 2、高分子液晶 如果将液晶分子连接成大分子，或者将液晶分子连接到一个 聚合物骨架上，并且仍设法保持其液晶特征，我们称这类物质为
高分子液晶或者聚合物液晶。
有利于胆甾醇型或盘型液晶的形成。
另外，聚合物骨架 、柔性链的长度和体积、刚性体上的取代 基等，对聚合物液晶形态与性能都有影响。
②、外在因素
外在因素主要包括环境温度和环境组成(包括溶剂组成)。
对于热熔型液晶，最主要的影响因素是温度。足够高的温度 是发生相转变过程的必要条件。施加—定电场或磁场力，有时对 液晶的形成是必要的。 对于溶液型液晶，除了上述因素之外，溶剂与液晶分子之间 的作用也起非常重要的作用。溶剂的结构和极性，决定了与液晶 分子间的亲和力，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。
3、高分子液晶的特征 ①、与小分子液晶相比： 从结构上看，都具有同样的刚性分子结构和晶相结构，不同点 在于小分子单体液晶在外力作用下可以自由旋转，而高分子液 晶要受到相连接的聚合物骨架的一定束缚。 从性质上，具有许多单体液晶所不具备的性质，如主链型高分 子液晶的超强机械性能，梳状高分子液晶在电子和光电于器件 方面的应用等。 ②、与常规高分子材料相比： 从结构上看，具有高度有序的晶相结构。 从性质上，具有许多常规高分子材料所不具备的特殊性质。如， 非线性光学性质、机械和电学性能的高各项异性等。
4、高分子液晶的发展
1923年提出 “高分子液晶” 的概念。
高分子液晶获得真正重视和发展是，在国际上20世纪70年 代，在国内20世纪80年代。
一、高分子液晶的分类与命名
高分子液晶的分类方法主要有三种，即根据液晶分子结构特 征分类、根据形成的液晶形态分类、根据高分子液晶的形成过程 分类。 1、根据聚合物液晶分子结构特征分类 液晶通常由刚性（多由芳香和脂肪型环状结构构成）和柔性 （可以自由旋转的σ 键连接起来的饱和链构成）两部分组成。 高分子液晶根据刚性结构在分子中的相对位置和连接次序， 分为主链型高分子液晶（刚性部分处于主链上 ）和侧链型高分子 液晶（刚性部分连接于主链的侧链上 ）。 如果再根据刚性部分的形状、结合所处位置，还可以分成如 下几种类型(见表5—1)。
二、高分子液晶的分子结构与性质
1、高分子液晶的典型结构
高分子液晶的结构是，由通常呈现近似棒状或片状的刚性部 分和连接刚性部分之间的柔性链组成。 刚性部分通常呈现近似棒状或片状，这是液晶分子在液态下 维持某种有序排列所必须的结构因素。 刚性结构通常由两个苯环、或者脂肪环、或者芳香杂环，通 过一个刚性连接部件〔x〕连接组成(如下图所示)。