3.7 高分子的液晶態(tài)(2)

   
    3.7.3 液晶的物理結(jié)構(gòu)

    根據(jù)分子排列的形式和有序性的不同，液晶有三種不同的結(jié)構(gòu)類型：向列型、膽甾型和近晶型（圖3-56）。
              
     在向列型液晶中，棒狀分子之間只是互相平行排列，按軸向取向，但分子重心的排列是無規(guī)的，只保存固體的一維有序性。例如聚對苯二甲酰對苯二胺的濃硫酸溶液和聚對苯甲酰胺的濃硫酸溶液，在常溫下表現(xiàn)為向列型液晶的特性。
    膽甾型液晶的得名，是因為最初研究的一些具有這種中介相特征的化合物都是膽甾醇的衍生物，這種液晶中的分子鏈成層狀排列。在每一層中，分子鏈平行排列成向列型，而相鄰兩層分子鏈排列方向依次有規(guī)則地扭轉(zhuǎn)一定的角度，形成螺旋結(jié)構(gòu)。兩個取向相同的分子層之間的距離稱為膽甾型液晶的螺距。它是表征膽甾型液晶的一個重要物理量。由于液晶中扭轉(zhuǎn)的分子層的作用，當(dāng)白色光經(jīng)過膽甾型液晶時，反射光發(fā)生色散，透射光發(fā)生偏振旋轉(zhuǎn)，使其具有彩虹般的顏色和極高的旋光特性。
    近晶型液晶是所有液晶中最具有接近結(jié)晶結(jié)構(gòu)的一類。其分子排列保持著大量二維有序性。棒狀分子依靠垂直于分子長軸方向的強(qiáng)有力的相互作用，互相平行排列成層狀，但與分子軸垂直的平面內(nèi)的周期性已被破壞。分子可以在本層內(nèi)活動，但不能在各層之間運動�？梢援a(chǎn)生層片之間的滑動，而垂直于層片方向的的流動則很困難，所以其粘度呈現(xiàn)出明顯的各向異性。近晶型液晶的光學(xué)性質(zhì)與單軸晶體相似。
    由于高分子液晶所具有的特殊性質(zhì)，使之得到了較廣泛的應(yīng)用。主要應(yīng)用領(lǐng)域有：利用高分子的優(yōu)異使用性能，提高液晶使用的方便性；利用液晶的流動性質(zhì)和組裝能力，加工高分子結(jié)構(gòu)材料和新功能材料。如液晶紡絲技術(shù)。該技術(shù)利用了高分子液晶獨特的流變性質(zhì)，即在低剪切應(yīng)力作用下具有高濃度、低粘度的性質(zhì)。使用液晶溶液紡絲，解決了通常情況下高分子溶液高濃度必然伴隨高粘度的問題。采用該技術(shù)可以獲得高強(qiáng)度、高模量、綜合性能優(yōu)異的合成纖維。利用液晶態(tài)制備高強(qiáng)度纖維Kevlar是應(yīng)用主鏈型液晶的一個范例，其化學(xué)組成為聚對苯二甲酰對苯二胺（PPTA）。它具有鋼鐵20倍的高強(qiáng)度，是用來制作防彈衣和風(fēng)帆的首選材料。
（本節(jié)完，本章完）