3.7 高分子的液晶態(tài)(1)

   
    3.7.1 基本概念

    液晶態(tài)是物質的一種存在形態(tài)。某些物質的結晶受熱熔融或被溶劑溶解之后，雖然失去了固態(tài)物質的剛性，而獲得液態(tài)物質的流動性，卻仍然部分地保持著晶態(tài)物質分子的有序排列，從而在物理性質上呈現各向異性，形成一種兼有晶體和液體的部分性質的過度狀態(tài)，這種中間狀態(tài)稱為液晶態(tài)，處于這種狀態(tài)下的物質就稱為液晶。小分子液晶現象最早在1885年由奧地利植物學家Reinitzer所發(fā)現。他在研究膽甾醇苯甲酯時，發(fā)現當固體物質在145℃熔融后，變成渾濁的各向異性液體，直到溫度高于179℃后，才成為各向同性的透明液體。因此，當時人們用“液晶”這一術語來描述這類兼具晶體的光學性質和液晶流動性質的一類物質。
    高分子液晶是在一定條件下能以液晶相態(tài)存在的高分子。在具有高分子材料特性的同時，又擁有液晶相的分子自組織性。最早的高分子液晶是由E11iott和Ambrose在1950年獲得的。他們在用聚—L—谷氨酸—γ—芐酯(PBLG)氯仿溶液制膜的過程中，發(fā)現其溶液具有雙折射現象。以后實驗證明這是一種膽甾型液晶。但是，高分子液晶真正引起人們極大興趣是從20世紀60年代，由杜邦公司首先從聚對苯二甲酰對苯二胺的硫酸溶液經液晶態(tài)紡絲制得了超高強度和模量的“Kevlar”纖維后開始的�，F在，高分子液晶材料不僅在高性能纖維材料方面獲得了重要的應用，并在性能優(yōu)異的光學記錄、貯存和顯示材料方面，倍受人們的青睞。因此，近年來關于高分子液晶的基礎研究已成為高分子科學中的一個熱點。

   3.7.2 高分子液晶分子結構特征與分類

    液晶高分子是由小分子液晶基元鍵合而成的，液晶基元是指液晶高分子中具有一定長徑比的結構單元，通�？煞殖蓛捎H的和非兩親的兩類分子。兩親分子是指兼具疏水和親水作用的單體；非兩親分子則是一些幾何形狀不對稱的剛性或半剛性的棒狀或碟狀單體分子。由這兩大類單體經過聚合，又可形成多種類型的聚合體，其相應的液晶相性能也各不相同，如表3-14所示。
    
     高分子液晶融合了高分子和小分子液晶。高分子的鏈段上含有小分子液晶的化學結構，能表現出液晶的性質，同時又兼有高分子的性質。根據液晶原的位置不同，高分子液晶大致可分為主鏈型液晶和側鏈型液晶。在主鏈型液晶中，液晶基元鑲嵌在高分子主鏈上，主鏈液晶有兩類情況，一類是完全由剛性鏈段組成的主鏈，多具有向列態(tài)，液晶轉變溫度高，另一類是由剛性鏈段和柔性鏈段相間組成的主鏈，但一般剛性鏈段的形狀類似小分子液晶，液晶相態(tài)豐富；而在側鏈型液晶中，剛性的液晶基元通過柔性的鏈段連接在高分子主鏈上，柔性連接鏈段稱為間隔段。
    根據液晶的形成條件的不同，液晶可分為熱致性和溶致性液晶兩類。熱致性液晶是在高分子加熱至熔點以上某一個溫度范圍呈現液晶性質；溶熱致性液晶是高分子在溶液中達到某一臨界濃度以上時呈現液晶性能。