液晶高分子的设计与合成课件.ppt
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- 关 键 词:
- 液晶 高分子 设计 合成 课件
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1、 液晶高分子液晶高分子( Liquid Crystal Polymers)液晶高分子概述液晶高分子概述晶态晶态n液晶液晶液态液态液晶的发现液晶的发现Lehmann兼有液体流动性和晶体光学各向异性的有序态称为液晶。兼有液体流动性和晶体光学各向异性的有序态称为液晶。Reinitzer液晶具有强的光散射,一般是浑浊的。液晶具有很大液晶具有强的光散射,一般是浑浊的。液晶具有很大的双折射的性质。的双折射的性质。概述液晶聚合物的分类概述液晶聚合物的分类向列相(向列相(N) 近晶相近晶相(S) 胆甾相胆甾相 (Ch) 柱状相柱状相(ND)(有取向序无平移序)(有取向序无平移序)(有取向序和平移序)(有取向序
2、和平移序)nematic phase; nematic smectic phasecholesteric phasecolumnar phase液晶物质的化学结构液晶物质的化学结构一、棒状结构一、棒状结构XXYZ:苯环、杂环、脂环X :-CH=N -, -N=N -, -COO, -CONH -, -CCCH=CR- (R:H,CH3),CH=CH-CH=CHCH=N-N=CHY, Z:-R, -OR, -COOR, -OOCR, -CN, -NH2, -Cl, -Br, -I, H:液晶基元或介晶基元液晶基元或介晶基元结构特征:大的长径比(结构特征:大的长径比(4); 分子间的各相异性相互作
3、用。分子间的各相异性相互作用。二、碟状结构二、碟状结构RRRRRRR: C7H15-COO -RRRRRRR: CH3-COO -RRRRROOR; C7H15-CO -NNHNNNHNNNRRRRRRRRR; C12H25OCH2OORRRRR: C12H25RRRRRRR:C9H19COO C11H23COO碗状液晶分子碗状液晶分子三、双亲性分子三、双亲性分子浓度浓度 低低胶球柱六方层状(近晶相)高高熔点熔点Tm(转变点):从晶态到液晶态的转变温度。(转变点):从晶态到液晶态的转变温度。清亮点清亮点Ti(澄清点):由液晶态转变为各向同性液体的温(澄清点):由液晶态转变为各向同性液体的温 度
4、。度。 I233N212SA149SF140SG61SHCrthermotropiclyotropic液晶高分子的类型液晶高分子的类型单体或液晶基元两亲分子非两亲分子棒状碟状液晶高分子主链型侧链型主链型侧链型复合型主链型侧链型液晶性溶致型热致型或溶致型热致型热致型或溶致型热致型热致型液晶高分子的分子设计与合成液晶高分子的分子设计与合成 具有高度的不对称性具有高度的不对称性 存在极性或易于极化的原子或原子基团存在极性或易于极化的原子或原子基团 分子有足够的刚性分子有足够的刚性(rigidity )1、液晶小分子分子结构特点、液晶小分子分子结构特点液晶高分子分子设计的一般原则:液晶高分子分子设计的
5、一般原则:2、分子量及其分布的影响、分子量及其分布的影响液晶高分子的性质因分子量及其分布不同而有明显液晶高分子的性质因分子量及其分布不同而有明显差异。差异。提高分子量可提高液晶相的稳定性。提高分子量可提高液晶相的稳定性。主链型液晶高分子主链型液晶高分子一、溶致主链型液晶高分子一、溶致主链型液晶高分子溶致主链型液晶高分子天然的:多肽、核酸等合成的:芳族聚酰胺、聚芳杂环等介晶基元:环状结构桥键介晶基元:环状结构桥键常见的环状结构:常见的环状结构:NONONSNSN常见的桥键:常见的桥键:CCHHCNHNNNNOCOOCOCONNNHCCC CNHOOHmain chain liquid cryst
6、alline polymer 1、聚芳酰胺、聚芳酰胺(PBA)22223()SOClHClnH NArCOOHOSNArCOClSOHClOSNArCOClHCl H NArCOClNHArCO 纺成的纤维为纺成的纤维为B纤维纤维COClClOCn+nNH2H2NCONHCONH*n纤维为纤维为kevlar2、聚芳杂环、聚芳杂环聚苯并噻唑聚苯并噻唑SHHSNH3ClClH3N+ nCOOHHOOC多聚磷酸SNSN*n(PPTA)N H2H2NNH4SCNN HH NSNH2SH2NCH3COOHBr2SKKSNH3ClClH3N+ nCOOHHOOC多聚磷酸SNSN*nSNSNNH2H2NKO
7、HKSKSNH2NH2HCl二、热致主链型液晶高分子二、热致主链型液晶高分子1. 热致主链型液晶高分子设计就是通过大分子热致主链型液晶高分子设计就是通过大分子链的改性降低熔点。链的改性降低熔点。降低熔点主要方法:降低熔点主要方法:a、在刚性主链中引入柔性成分、在刚性主链中引入柔性成分 可能带来三个协同效应可能带来三个协同效应降低液晶聚合物质相转变温度降低液晶聚合物质相转变温度导致相转变温度的奇偶效应导致相转变温度的奇偶效应发生液晶态类型的变化发生液晶态类型的变化CH =C(CH3)O-CO(CH2)nCOO*nn=8-14460500540580TiTmT/ oC8101214420Ti, T
8、m与n的关系nb、共聚、共聚共聚合是改变聚合物主链化学结构的一种有效方法。共聚合是改变聚合物主链化学结构的一种有效方法。共聚合可破坏分子链的规整性,并能降低链刚性,从共聚合可破坏分子链的规整性,并能降低链刚性,从而降低熔点。而降低熔点。c、苯环上引入取代基、苯环上引入取代基苯环上取代基对熔点的影响取决于空间效应和极性苯环上取代基对熔点的影响取决于空间效应和极性效应二者的竞争。取代基越大,聚合物熔点越低,取效应二者的竞争。取代基越大,聚合物熔点越低,取代基极性越大,熔点越高。代基极性越大,熔点越高。O-CO(CH2)6C-OOCO*O*XC-OOnX H Cl CH3 C6H5Tm/OC 268
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