高分子液晶材料的应用及发展趋势讲解

# 16 #陶瓷2009. No. 3 高分子液晶材料的应用及发展趋势

王瑾菲蒲永平杨公安杨文虎

( 陕西科技大学材料科学与工程学院西安710021)

摘要液晶相是不同于固相和液相的一种中介相态。系统地阐述了液晶的发现、形成机制以及分类,简单介绍了液晶高分子的结构特点,介绍了主链型和侧链型液晶高分子研究的新进展,并对液晶在各个领域的应用研究和潜在性能进展作了简要的阐述。

关键词液晶高分子液晶研究进展

Application and the Development of Liquid Crystal Polymer Materials

Wang Jinfei, Pu Yongping, Yang Gongan, Yang Wenhu( School of Materials Science & Engineering, Shaanxi University of Science and Technology, Xi. an, 710021)

Abstract: Liquid crystal phase is different from the solid phase and an intermediate liquid phase. This paper described the discovery of the LCD, and the mechanism for the formation and classification, briefly introducd the liquid crystalline polymer structural, researched new progress of the main- chain and side- chain type liquid crystal polymer and indicated the application progress and potential properties of LCD in all fields.

Key words: Liquid crystalline polymer; Liquid crystal; Study progress

1 液晶的发现

液晶是某些物质在熔融态或在溶液状态下形成的有序流体的总称。液晶的发现可以追溯到1888年,奥

地利植物学家 F Reinitzer发现,把胆甾醇苯酸脂( Cho-l esteryl Benzoate, C6 H5 CO2 C27 H45 , 简称 CB) 晶体加热到145. 5 e 会熔融成为混浊的液体, 145. 5 e 就是该物质的熔点。继续加热到178. 5e,混浊的液体会突然变成清亮的液体,而且这种由混浊到清亮的过程是可逆的。O Lehmann经过系统地研究指出,在一定的温度范围内,有些物质的机械性能与各向同性液体相似;但是它们的光学性质却和晶体相似,是各向异性的。因此,这些介于液体和晶体之间的相被称为液晶相[ 1]。

2 液晶高分子的分类

液晶是一类具有特殊性质的液体,既有液体的流动性又有晶体的各向异性特征。现在研究及应用的液晶主要为有机高分子材料。一般聚合物晶体中原子或

分子的取向和平移都有序,将晶体加热,它可沿着2个途径转变为各向异性液体。一是先失去取向有序而成为塑晶,只有球状分子才可能有此表现,另一途径是先失去平移有序而保留取向有序,成为液晶[ 2]。近年来,高分子液晶的开发已成为当今高分子科学中的一个热门课题。研究表明,形成液晶的物质通常具有刚性的分子结构,同时还具有在液态下维持分子的某种有序排列所必需的结构因素,这种结构特征常常与分子中含有对位次苯基、强极性基团和高度可极化基团或氢键相联系。液晶高分子分类方法有3种。从液晶基元在分子中所处的位置可分为主链型和侧链型2类。从应用的角度可分为热致型和溶致型2类,这2种分类方法是相互交叉的,即主链型液晶高分子同样具有热致型和溶致型,而热致型液晶高分子又同样存在主链型和侧链型。从液晶高分子在空间排列的有序性不同,液晶高分子又有近晶型、向列型、胆甾型和碟型4种不同的结构类型。

2. 1主链型液晶高分子

主链型液晶高分子是刚性液晶基元位于主链之中的液晶高分子,它可分为热致和溶致型两类。

2009. No. 3

陶瓷

# 17 #

2. 1. 1 溶致型主链液晶高分子溶致型主链液晶高分

子主链中有刚性结构, 它的

分子溶解在溶液中达到一定浓度后, 高分子主链在溶液中呈有序排列, 具有晶体性能。为了使液晶相在溶液中容易形成, 溶致型液晶高分子中一般都会有双亲活性结构。在溶液中当液晶分子的浓度达到一定时,双亲性分子可在溶液中形成胶束, 形成油包水或水包油的胶束结构。当液晶分子浓度进一步增加时, 双亲性分子便可聚集形成排列有序的液晶结构。溶致型主链高分子主链上液晶基元一般含有芳环和杂环结构,可用于制造高强度及高模量的高分子纤维和膜材料。 2. 1. 2 热致型主链液晶高分子热致型液晶高分子的刚

性结构即液晶基元在聚合

物主链上, 这些液晶基元多是芳烃和杂环结构的化合物。热致型液晶是指高分子在熔化成熔融态时分子的刚性链仍保持按一定规律排列。刚性分子热稳定性高, 有利于高分子的有序排列, 但若刚性太大, 则很难使其在低于分解温度下熔化。热致型主链高分子液晶制得的材料制品, 最大特点是机械性能好, 拉伸强度高, 热稳定性好, 线性热膨胀系数小, 适于制造精度高的制品。另外, 这种液晶透气性低, 有良好的抗水解和耐有机溶剂的能力。 2. 2 侧链型液晶高分子

侧链型液晶高分子是刚性液晶基元位于大分子侧链的高分子, 又称梳形液晶高分子。其性质在较大程度上取决于支链液晶基元, 受聚合物主链性质的影响较小。液晶基元基本上保持其在小分子时作为液晶基元的尺寸, 主链结构的变化对其影响较小, 同样, 侧链型液晶高分子也可以分为溶致型和热致型两类。但是目前按热致和溶致两类进行分类没有什么意义, 而是按液晶基元的结构进行分类, 即将侧链液晶高分子分成非双亲侧链液晶高分子和双亲侧链液晶高分子, 非双亲侧链液晶高分子是聚合物与液晶基元组成的杂化系统, 既具有聚合物的性质, 又能较好地呈现小分子液晶基元的性质。正由于这种双重特征使其类似小分子液晶被用于光电转换、非线性光学和色谱。

3 液晶显示器件的研究与应用现状

液晶是具有广泛用途的功能材料, 主要是用来制

作电、光显示器件的,其应用范围包括各种类型的显示器和光阀,生命过程,生物膜及信息传递等。液晶已被广泛应用到高新技术领域中,在电子工业中作为显示材料,液晶显示与其它显示相比,有低耗能、准确性高、灵敏度高、色调柔和、无X射线、安全可靠的特点,由于消耗功率极小,一般在10~ 100LwP的数量级,因此不需要庞大的电源就可制造显示面积大而体积小的器件,可实现大屏幕显示,也可制造微型器件。

液晶已经被广泛地应用到人们的日常生活中[ 4],如计算器的显示屏,笔记本电脑的显示屏,液晶电视等。液晶的应用主要有以下几个方面:液晶平板显示、生物膜理论、液晶温度传感器、液晶压力传感器,液晶在分析化学中的应用等。

Chirst 等[ 5]探索将小分子和聚合物的苯并菲液晶作为有机光电二极管的空穴注入和传导材料,证明苯并菲液晶有助于降低光激发起始电压,但应用于光电二极管还需要进一步的研究。纳米导线的研究已经成为纳米科学和技术的新热点。由P-共轭的导电盘状液晶材料具有类金属性( 103~ 105 SP) ,同时有芳香的内核和绝缘的外围屏障使它成为理想的分子导线材

料。在1995年Van Nostrum等[ 6]在JACS上发表了1篇

酞菁衍生物形成纳米导线的文章,每个纳米导线包含

4 000~

5 000 个分子, 分子结合能达到- 125 kJPmol。

液晶平板显示是液晶在工业生产中的实际应用,显示技术随着计算机技术的进步而得以迅速发展。液晶显示( LCD)在目前的发展过程中扮演着重要的角色。所有的信息显示器都是利用控制光的能力,通过控制显示器变亮部分和变暗部分,把信息传递给使用者。

液晶显示器的早期产品属扭曲向列型( TN -LCD) , 后期产品属超扭曲向列型( STN- LCD) 。目前广泛应用的LCD产品被称为像素点阵型,它又分为两个类型:无源型和带开关晶体管的有源型。后者又有多个品种,其中以非晶硅TFT做有源开关元件类(TFT - LCD) 应用最为广泛。TFT - LCD 的性能明显优于STN- LCD, 常被称作真彩液晶显示器, 而 STV- LCD 则被称做伪彩液晶显示器。

TFT 液晶显示器的基本构造是, 将上下两块制作有透明电极的玻璃基板平行叠放在一起,其间隔约为10 Lm, 四周用环氧树脂封装, 两板之间制作晶轴可连

# 18 #陶瓷2009. No. 3

续转向90b的液晶层。玻璃基板的外侧处理成偏振方向相互正交的偏光镜板,从偏光镜板一侧射入的光便成为偏振光,光轴与偏振镜的轴向一致。射出液晶层的偏振光轴发生90b旋转,与板偏振轴一致,光线得以通过呈亮点;当上下玻璃板加上电压时,液晶分子排列与电场方向一致,旋转特性消失。射出液晶层的偏振光与上偏振镜的光轴正交,光线被阻挡呈暗点。通过控制外加电压即可控制液晶光点的强弱,最简单的例子是7段数字显示器。7段中每一段区域的光是被独立控制的,所以控制不同区域的光,可以实现从0~ 9每一个数字的显示;对于14段数字显示器,它可以显示0~ 9的10个数字和所有的字母。可以使用一个5@ 7 的点矩阵获得更精致的显示器, 在这里, 35 个不同区域的光被独立控制,更精致的产生了所有的字母和数字。还可以使用更大矩阵的显示器来获得更加清晰的图像;但不管显示器如何复杂,其基本工作原理都是控制显示器的小区域的光。可以用2种方法来实现:第一,每个区域都具有发光能力,即主动显示,如阴极射线管和发光二极管,常见的有普通电视机,红绿灯等;第二,显示器本身并不发光,而是通过显示器的或被显示器所反射的光的强度来实现显示,即被动显示( 液晶显示器就是一种被动显示器) 。它是利用环境光或者实际显示器的背面或旁边的器件产生光。

4 液晶材料的其他潜在应用

4. 1人工肌肉

Gennes 首先提出液晶弹性体作为人工肌肉的设想:通过温度变化使其发生向列相到各相同性态之间的相变,引起弹性体薄膜沿指向矢方向单轴收缩,因此可以用来模拟肌肉的行为。然而其局限性在于液晶弹性体薄膜自身具有的低导热性和导电性,因而对外界刺激响应比较缓慢。对于以上缺陷,可以通过掺杂导热导电物质的方法来提高其响应能力。Shenoy 等[ 7]报道了通过液晶弹性体表面涂覆碳涂层,使用红外二极管激光器产生光吸收,从而可以大大缩短反应时间,而且弹性体薄膜的机械性能未受影响。

4. 2纳米机械

1973 年, Shibayer 等[ 8]首先从理论上预料 Sc * 相液晶可能具有铁电性,并于同年首次合成了具有铁电

能具有铁电性,并于1984年首次合成了具有铁电性的手性液晶聚合物[ 9]。Vallerien小组采用10- 1~ 109 Hz

的介电谱研究了网络聚合物和线性材料的铁电性,结果证实了在某些具有Sc*相的网络中确实存在铁电性。Brehmer等[ 10]合成了第一个毫秒级短开关时间的铁电液晶弹性体。通过铁电性液晶弹性体的大的侧向电收缩实现电能转化为机械能,可以改变目前纳米尺寸的制动,主要用某种晶体(如石英)和智能陶瓷中的线性压电效应来实现,但是应变却很小(小于0. 1%)的状况。Lehmann等[ 11]报道了铁电液晶弹性体作为薄膜型液晶纳米器件的研究结果,在硅氧烷主链上含手性侧基和交联度为10%的液晶弹性体在115 mVP的电场下表现了垂直电场方向的收缩率为4%的反压电效应。与过去所用的偏氟乙烯共聚物同样数量级的电诱导应变需用的电场相比低2个数量级。

4. 3人工智能

Yu Yanlei 等[ 12]报道了改变偏振光的波长和方向能使液晶弹性体在不同方向上进行可逆地卷缩和舒展的机械效应,可望用于微米或纳米尺寸的高速操控器,如微型机器人和光学微型镊子。

4. 4形状记忆

Rousseau 等[ 13]报道了近晶C 型液晶弹性体的形状记忆效应,与传统形状记忆聚合物相比具有恢复精度高( 99. 1% )、在低温下( - 120e)仍保持橡胶结构等优点,可在低于室温条件下应用。这种液晶弹性体可以通过不同单体组成复合来定制转变恢复温度。

5 展望

我国液晶高分子研究始于20世纪70年代初, 1987 年在上海召开的第一届全国高分子液晶学术会议标志着我国高分子液晶的研究上了一个新的台阶。此后,全国高分子液晶态学术会议每两年召开一次,共召开了8次。1994年在北京召开IUPAL国际液晶高分子会议, 20世纪80年代周其凤等提出了新的甲壳型液晶高分子的概念并从化学合成和物理性质等角度给出了明确的结论,得到了国内学者的关注。而北京大学在该研究一直处于领先地位,已成功合成了上百个具有不同化学结构的甲壳型液晶高分子,并从不同的视角对其结构和性质开展了研究。(下转第50页)

# 50 #

陶瓷

2009. No. 3

4 宋武元. 石墨炉原子吸收光谱测定日用陶瓷铅镉溶出 参考文献 量的协作研究. 检验检疫科学, 2001. 11( 6) : 23~ 2

5 5 谢华林, 文海初. ICP- MS 法测定陶瓷容器中重金属元 1 中国国家标准化管理委员会. GB12651 ) 2002. 与食物接 素的研究. 中国陶瓷工业, 2004, 11( 3) : 32~ 34 触的陶瓷制品铅、镉溶出量允许极限. 北京: 中国标准出版社,

6 ASTM D3557- 2002: Standard Test Methods for Cadmium in

2003- 01

Water. 美国材料与试验协会, 2002- 03 2 欧盟 84P500PEEC 号指令: 与食物接触陶瓷制品铅、镉溶 7 AOAC 982. 23- 1988: 食物中的镉和铅 ( 不包括油) . 美 出量允许极限. 欧盟标准化委员会, 1984- 10 国官方分析化学师协会, 1988- 02 3 FDAPORA CPG 7117. 06P07- 1995: Imported and Domestic 8 中国国家标准化管理委员会. GBPT 3534) 2002. 日用陶 - CadmiumPLead contamination. 美国食品与药品安全管理局, 1995 瓷器铅、镐溶出量的测定方法. 北京: 中国标准出版社, 2002- 01

- 07

( 上接第 18 页)

甲壳素及 10 余种衍生物都有液晶性, 已形成了天然高分子液晶中主要的一类。而且由于甲壳素的巨大蕴藏量和衍生途径的多样性, 甲壳素类液晶的研究有着重要的科学价值, 但目前深入的基础研究还很少, 特别是国内的研究只是刚刚起步。除了进一步研究甲壳素液晶形成的结构因素和液晶结构的产生规律等液晶态基本问题外, 还有以下几个方面值得关注: 1 有使用价值的热致性甲壳素液晶的研制, 含甲壳素液晶的复合材料的开发; o 研究衍生物结构与胆甾相螺距的关系, 制备可控螺距范围是材料用于热色显示等; ? 液晶膜在分离方面的应用; ?甲壳素在活体组织中的液晶行为。总之, 随着高分子液晶的理论日臻完善, 其应用日益广泛, 人们不仅开发了大量的高强、高模以及具有显示和信息存储功能的高分子液晶材料, 同时还在不断探索在其他领域的应用。可以肯定, 作为一门交叉学科, 高分子液晶材料科学必将在高性能结构材料、信息记录材料、功能膜及非线性光学材料等方面发挥越来越重要的作用。

参考文献

1 谢毓章. 液晶物理学. 北京: 科学出版社, 1988

2 张其锦. 聚合物液晶导论. 合肥: 中国科学技术大学出版社,

1994

3 Brown C H. Structure and physical properties of liquid

crys-tals. London: Butlerworth, 1971

4 ( 日) 立花太郎, 等. 液晶知识. 谈曼琪, 等译. 北京: 科学

普及出版社, 1984 5 Chirst T , St mpflen V, Wendorff J H. Light emitting diodes

based on a discotic main chain polymer.M acromolecular rapid commu- nications, 1997, 18( 2) : 93~ 98

6 Van Nostrum C F, Anton W Bosman, Gerwin H Gelinck, et al. Supramolecular structure, physical properties, and langmuir - blodgett film formation of an optically active liquid- crystalline phthalo- cyanine. Chem Eur J, 1995, 3( 1) : 171~ 182

7 Shenoy D K , Thomsen D, Amritha Srinivasan, et al. Carbon coated liquid crystal elastomer film for artificial muscle applications. Sensors and Actuators A: Physical, 2002, 96( 2) : 184~ 188

8 Shibayer V P, Talroze R V, Karakhanova F I, et al. Thermo-tropic liquid crystalline polymers polymers with amino acid fragments in the side chains. J Poly Sci Part A: Poly Chem, 1979, 17: 1 671~ 1 684

9 Vallerien S U, Kremer F, Boeffel C, et al. Broadband dielec-tric spectroscopy on side group liquid crystal polymers. Liquid Crystals, 1989, 4( 1) : 79~ 86

10 Brehmer M, Zentel R. Ferroelectric liquid- crystalline elas-tomers with short switching times. Macromolecular Rapid Communica-

tions, 1995, 16( 9) : 659~ 662

11 Lehmann W, Skupin H, Zentel R, et al. Giant lateral electro- striction in ferroelectric liquid- crystalline elastomers. Nature, 2001, 410( 22) : 447~ 450

12 Yu Yanlei, Makoto Nakano, Tomiki Ikeda. Phtoinduced bending and unbending beharior of liquid- crystalline gels and elaston-ers. Pure Appl chem, 2004, 26( 7~ 8) : 1 467~ 1 477

13 Rousseau A , Mather T. Shape memory effect exhibited by smectic- C liquid crystalline elastomers. J Am Chem Soc, 2003, 125 ( 50) : 15 300~ 15 301

高分子材料在国民经济中的作用及发展趋势

高分子材料在国民经济中的作用及发展趋势 摘要：材料是现代文明进步的基石。自高分子材料的问世以来，其发展突飞猛进，已开发 出许多性能优异，应用范围广的高分子材料，已在信息、生命、工农业以及航空航天等方面应用广泛，使高分子材料对于人们的日常生活以及国民经济社会发展方面都起到了非常重要的作用。本文主要介绍了高分子材料的分类，以及其在国民经济和人们生活中的作用和广泛的应用，同时也分析了高分子材料在未来的发展趋势。 关键词：功能高分子材料医用高分子材料离子交换树脂胶黏剂高分子光纤人造器官1.前言： 1.1 高分子材料的分类： 高分子材料，是指相对分子质量较大的化合物组成的材料。它是以高分子化合物为基体，再配以其它添加剂所构成的一类材料的总称。按其来源来分，可分为天然高分子材料和合成高分子材料。按性能和用途来分又可分为塑料、橡胶、纤维、胶黏剂、涂料，功能高分子材料及聚合物高分子材料。 1.2高分子材料的现状： 在这个科学技术迅猛发展的21世纪，人们对知识的不断探索以及对物质生活的高度要求，使得高分子材料的飞速发展。而高分子新材料的制备以及新应用领域的拓展，对国民经济又有重大的影响，以成为社会进步和发展的重要技术之一。 高分子材料已经普遍应用于生产，生活，科技等各个领域，我们日常生活所用所穿都离不开它，尤其是塑料，橡胶，纤维这三大高分子材料，已广泛存在我们周围。同时在航空、航天、交通运输、生物医学等方面已有突出的贡献，但是有些高分子材料在性能和使用期限，以及环保方面还有待提高，所以开发出新的高性能，高功能以及绿色化的高分子材料已成为现在高分子行业的迫切要求。 2.高分子材料在国民经济中的作用 2.1 通用高分子材料的作用 2.1.1 塑料： 塑料是一类重要的高分子材料，也是现如今人们日常生活不可缺少的一类物质，它具有质轻，绝缘性能好，耐腐蚀新能强，容易加工成型等优点，在某些方面甚至是木材和金属所不及的，可以说，没有塑料，我们今天的生活将会是另一番局面。 应用最广的当属聚乙烯，它具有突出的电绝缘性和节电性能，优良的化学稳定性以及无毒性，广泛的应用于食品包装中，主要制作板材、管、薄膜、贮槽和容器，用于工业、农业及日常生活用品。具有优良的机械性能的聚丙烯则应用于日用器皿，娱乐体育用品，玩具汽车部件，家电零件。聚苯乙烯则以其电绝缘性能好，刚性大，印刷性能好的特点广泛应用于工业装饰，各种仪器仪表零件、灯罩、电子工业等。氟塑料的用途产量最广，在国防、电子、航空航天、化工、冷藏、机械方面占有重要地位。 2.1.2 橡胶： 橡胶是有机高分子弹性体。天然橡胶具有优良的综合性能，大量用于制造各种轮胎及工业橡胶制品，如胶管胶带、胶鞋雨衣及医疗卫生用品等。合成橡胶因其高弹性和耐低温性能好，耐磨性，主要用于制造轮胎，胶鞋等耐磨制品，医疗制品，运动器材等。 2.1.3 纤维：

高分子材料概述课程报告之液晶高分子材料

高分子材料概述课程报告之液晶高分子材料一．概述 进入近代社会特别是进入二十一世纪，人类对材料的需求越来越迫切，对材料的性能和经济性的要求也越来越高，在这样的背景下，液晶高分子材料显然具有巨大优势。可液晶高分子材料又是一类什么材料呢？ 首先来介绍一下液晶：液晶是某些小分子有机化合物或某些高分子在熔融态或在液体状态下, 形成的有序流体, 既具有晶体的各向异性, 又具有液体的流动性, 是一种过渡状态, 这种中间态称为液晶态,又称为物质的第四态或介晶态。处于这种状态下的物质称为液晶。而液晶高分子是由液晶单元和柔性间隔以化学键结合而成。由于它们兼具液晶的取向有序性和位置有序性及高分子的长键分子特性等优异功能，使得它们成为全世界的学术研究机构与大公司实验室都极为关注的材料。而在自然界也存在天然液晶高分子材料，如纤维素衍生物、多肽及蛋白质、DNA和RNA等，与它们对应的则为合成液晶高分子。根据液晶形成的条件，可以将液晶高分子分为溶致液晶高分子和热致液晶高分子。它们分别在一定浓度的溶液中或在一定温度范围内表现出液晶性，这种溶致性或热致性决定了在制备液晶高分子材料时采用的工艺技术。 二．液晶高分子材料的性能 液晶高分子含有棒状等具有一定长径比的液晶单元，因此其分子键都为刚性或半刚性。这种刚性或半刚性的分子键易于形成空间位置

上排布的有序性和在液晶态加工过程中分子键能高度取向，因此液晶高分子材料具有一系列优异的性能。液晶高分子的熔体具有高流动性、低成型收缩率、低热膨胀系数与高的尺寸稳定性、高强度与高模量、耐高温等力学性能，并有优异的电绝缘性能、耐化学腐蚀性、耐老化性、阻燃性等一系列优异的综合性能。作为液晶白增强塑料、高性能纤维、板材、薄膜及光导纤维包覆层，被广泛应用于电子电器、航天航空、国防军工、光通讯等高新技术领域以及汽车、机械、化工等国民经济各工业部门。正是由于其优异的性能和广阔的应用前景，使得液晶高分子材料成为当前高分子科学中颇有吸引力的一个研究领域。 三．液晶高分子材料的分类 液晶高分子材料具有如此优异的性能，那其分类又有哪些呢？目前，液晶高分子分类方法有三种。从液晶基元在分子中所处的位置可分为主链型和侧链型两类。从应用的角度可分为热致型和溶致型两类，这两种分类方法是相互交叉的，即主链型液晶高分子同样具有热致型和溶致型，而热致型液晶高分子又同样存在主链型和侧链型。从液晶高分子在空间排列的有序性不同，液晶高分又有近晶型、向列型、胆甾型三种不同的结构类型。 （1）近晶型结构 近晶型结构是所有液晶中具有最接近结晶结构的一类。这类液晶中，棒状分子依靠所含官能团提供的垂直于分子的长轴方向的强有力的相互作用，互相平行排列成层状结构，分子的长轴垂直于层片平

高分子材料的发展历程及未来趋势

1 什么是高分子材料 高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料。我们接触的很多天然材料通常是高分子材料组成的，如天然橡胶、棉花、人体器官等。人工合成的化学纤维、塑料和橡胶等也是如此。一般称在生活中大量采用的，已经形成工业化生产规模的高分子为通用高分子材料，称具有特殊用途与功能的为功能高分子。 2 高分子材料的发展历程 树枝，兽皮，稻草等天然高分子材料是人类或者类似人类的远古智能生物最先使用的材料。在历史的长河中，纸，树胶，丝绸等从天然高分子加工而来的产品一直同人类文明的发展交织在一起。 2.1从天然树脂到合成树脂 一些树木的分泌物常会形成树脂，不过琥珀却是树脂的化石，虫胶虽然也被看成树脂，但却是紫胶虫分泌在树上的沉积物。由虫胶制成的虫胶漆，最初只用作木材的防腐剂，但随着电机的发明又成为最早使用的绝缘漆。然而进入20世纪后，天然产物已无法满足电气化的需要，促使人们不得不寻找新的廉价代用品。 以煤焦油为原粒的酚醛树脂，在1940年以前一直居各种合成树脂产量之首，每年达20多万吨，但此后随着石油化工的发展，聚合型的合成树脂如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯以及聚苯乙烯的产量也不断扩大，随着众多年产这类产品10万吨以上大型厂的建立，它们已成当今产量最多的四类合成树脂。合成树脂再加上添加剂，通过各种成型方法即得到塑料制品，到今天塑料的品种有几十种，世界年产量在1．2亿吨左右，我国也在500万吨以上，它们已经成为生产、生活及国防建设的基础材料。 2.2从天然纤维到合成纤维

人类使用棉、毛、丝、麻等天然纤维的历史已经有几千年，但由于全球人口的不断增加和对纺织品质量的更高要求，从19世纪起，人们就为寻求新的纺织品原料而努力。 1846年制成硝化纤维；1857年制成铜氨纤维；1865年制成醋酸纤维；1891年制成粘胶纤维。由于粘胶纤维的原料是来源丰富的木材浆粕、棉短绒及棉纱下脚料等，再加上制成的纤维性能好，以至它的产量到20世纪50年代已经超过羊毛。 尽管上述几种称为“纤维素纤维”或“人造纤维”的出现是继纺织机械发明之后的又一次纺织革命，但它仍意味着人只是用化学方法，对天然植物纤维的再加工，而通过化学方法，制取全合成的、性能更为优异的纺织纤维阶段，才迎来了第三次纺织革命。 1928年32岁的美国化学家卡罗塞斯经过6年后的研究，终于在合成的数百种产品中，找到有希望成为优良纺织纤维的聚酰胺－66（即尼龙Nylon）。 1938年德国研制出聚酰胺－6，即聚己内酰胺；1941年英国制出了聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，商品名Dacron、“的确凉”、或涤纶；1939年德国人又研制出聚丙烯腈纤维，但到1949年才在美国投产，商品名Orlon，我国称腈纶，此又出现多种新型合成纤维，满足了多种需要，但从应用范围和技术成熟等方面看，仍以上述几种为主，其产量约占总量的90％。 2.3从天然橡胶到合成橡胶 自然界中虽然含有橡胶的植物很多，但能大量采胶的主要是生长在热带雨区的巴西橡胶树。从树中流出的胶乳，经过凝胶等工艺制成的生橡胶，最初只用于制造一些防水织物、手套、水壶等，但它受温度的影响很大，热时变粘，冷时变硬、变脆，因而用途很少。 1839年美国一家小型橡胶厂的厂主古德易（Goodyear）经过反复摸索，发现生橡胶与硫黄混合加热后能成为一种弹性好、不发粘的弹性体，这一发现推进

高分子材料在各领域的应用与前景

200810230129 许莎莎08材化(一)班(材料合成与加工课程论文) 高分子材料在各领域的应用及前景 1高分子材料的发展现状与趋势 高分子材料作为一种重要的材料, 经过约半个世纪的发展巳在各个工业领域中发挥了巨大的作用。从高分子材料与国民经济、高技术和现代生活密切相关的角度说, 人类已进人了高分子时代。高分子材料工业不仅要为工农业生产和人们的衣食住行用等不断提供许多量大面广、日新月异的新产品和新材料又要为发展高技术提供更多更有效的高性能结构材料和功能性材料。鉴于此, 我国高分子材料应在进一步开发通用高分子材料品种、提高技术水平、扩大生产以满足市场需要的基础上重点发展五个方向：工程塑料，复合材料，液晶高分子材料，高分子分离材料，生物医用高分子材料。近年来,随着电气、电子、信息、汽车、航空、航天、海洋开发等尖端技术领域的发展和为了适应这一发展的需要并健进其进?步的发展, 高分子材料在不断向高功能化高性能化转变方面日趋活跃,并取得了重大突破。 2 高分子材料各领域的应用 （1）高分子材料在机械工业中的应用 高分子材料在机械工业中的应用越来越广泛, “以塑代钢”、

“塑代铁”成为目前材料科学研究的热门和重点。这类研究拓宽了材料选用范围,使机械产品从传统的安全笨重、高消耗向安全轻便、耐用和经济转变。如聚氨酉旨弹性体，聚氨醋弹性体的耐磨性尤为突出, 在某些有机溶剂如煤油、砂浆混合液中, 其磨耗低于其它材料。聚氨醋弹性体可制成浮选机叶轮、盖板, 广泛使用在工况条件为磨粒磨损的浮选机械上。又如聚甲醛材料聚甲醛具有突出的耐磨性, 对金属的同比磨耗量比尼龙小, 用聚四氟乙烯、机油、二硫化钥、化学润滑等改性, 其摩擦系数和磨耗量更小, 由于其良好的机械性能和耐磨性, 聚甲醛大量用于制造各种齿轮、轴承、凸轮、螺母、各种泵体以及导轨等机械设备的结构零部件。在汽车行业大量代替锌、铜、铝等有色金属, 还能取代铸铁和钢冲压件。 2 高分子材料在燃料电池中的应用 高分子电解质膜的厚度会对电池性能产生很大的影响, 减薄膜的厚度可大幅度降低电池内阻, 获得大的功率输出。全氟磺酸质子交换 膜的大分子主链骨架结构有很好的机械强度和化学耐久性, 氟素化合物具有僧水特性, 水容易排出, 但是电池运转时保水率降低, 又要影响电解质膜的导电性, 所以要对反应气体进行增湿处理。高分子电解质膜的加湿技术, 保证了膜的优良导电性, 也带来电池尺寸变大增大左右、系统复杂化以及低温环境下水的管理等问题。PEFC的发展离不开新材料的发现及其在燃料电池中的应用, 今后随着高性能、低成木的高分子材料开发研究, 有希望促进实现商业应用, 成为

显示用液晶材料的应用和研究

显示用液晶材料的研究和应用 姓名：任明珠 班级：化学工程与工艺112 学号:201103322

显示用液晶材料的研究和应用 摘要：介绍液晶材料与显示之间的联系，综述了国内TN-LCD,STN-LCD,TFT-LCD等三种液晶显示材料研究及应用等方面的情况。 关键词：液晶材料；显示；研究应用 1888 年， F.Reinitzer 在测定有机化合物熔点时，发现某些有机化合物在熔化后经历了一个不透明的浑浊液态阶段，继续加热，才成为透明的各向同性的液体，这种浑浊的液体中间相具有和晶体相似的性质，随后德国人Lehmann(1855～1922年)用偏光显微镜证实了此中间相态具有光学各向异性，兼有液体的流动性和晶体的光学各向异性，故称为液晶（Liquid Crystal）。[1] 众所周知 ,物质除气态、液态和固态 3 种聚集状态外 ,还有等离子态、无定形固态、超导态、中子态、液晶态等其他聚集态结构形式。如果一个物质已部分或全部地丧失了其结构上的平移有序性 ,而还保留取向有序性 ,它即处于液晶态。[2]根据液晶分子在空间排列的有序性不同 ,液晶相可分为向列型、近晶型、胆甾型和蝶型液晶态4类。 显示与液晶 液晶材料在显示方面的应用是人所共知的,大家熟悉的许多产品都离不开液晶 ,如液晶广告宣传牌、液晶计时钟表、液晶游戏机、液晶仪表计量、液晶传感器、液晶通讯设备、液晶计算机等等 ;或者我们日常生产中的许多电器带有液晶器件 ,如微波炉、空调、冰箱、洗衣机等都带有液晶器件。 随着显示器件技术和性能的改进和发展, 对液晶材料提出了更高的要求, 液晶材料工 作者合成并开发了一系列新材料。目前比较引人注目的液晶材料有异氰硫基( NCS基) 液晶, 含氟液晶、烷基桥链液晶、酯类液晶等。[7] 液晶材料在液晶显示器件的发展过程中起着十分重要的作用,随着液晶显示技术水平的提高,对液晶材料的性能提出了更高的要求。由表1 可见,每一种新的液晶显示方式的实现, 总是伴随着新的液晶材料的出现。显示用液晶主要具备的性能: 液晶性能的要求 ( 1 ) 工作温度以室温为中心,范围要宽; (2 ) 化学性能稳定,寿命长; ( 3) 良好的电光特性。[6]

高分子材料的历史与发展趋势(精)

高分子材料的历史与发展趋势 材料、能源、信息是当代科学技术的三大支柱。材料科学是当今世界的带头学科之一。材料又是一切技术发展的物质基础。人类的生活和社会的发展总是离不开材料，而新材料的出现又推动生活和社会的发展。人们使用及制造材料虽已有几千年的历史，但材料成为一门科学——材料科学，仅有30多年的时间，此为一门新兴学科，是一门集众多基础学科与工程应用学科相互交叉、渗透、融合的综合学科，因而对于材料科学的研究，具有深远的意义。高分子材料是材料领域中的新秀，它的出现带来了材料领域中的重大变革。目前高分子材料在尖端技术、国防建设和国民经济各个领域得到广泛应用，已成为现代社会生活中衣、食、住、行、用各个方面所不可缺少的材料。高分子材料由于原料来源丰富，制造方便，品种繁多，用途广泛，因此在材料领域中的地位日益突出，增长最快，产量相当于金属、木材和水泥的总和。高分子材料不仅为工农业生产及人们的日常生活提供不可缺少的材料，而且为发展高新技术提供更多更有效的高性能结构材料、高功能材料以及满足各种特殊用途的专用材料。 高分子科学是研究高分子化合物的合成、改性、高分子及其聚集态的结构、性能、聚合物的成型加工等内容的一门综合性学科。它由高分子化学、高分子物理学、高分子工程学三个分支学科领域所组成，其主要研究目标是为人类获取高分子新材料提供理论依据和制备工艺。高分子科学具有广阔的开发新材料的背景，二十世纪三十年代首先由有机化学派生出高分子化学，当时恰好处在世界经济飞跃发展的氛围中，对新材料的需求日益迫切，因此高分子化学进而又融合了物理化学、物理学、数学、工程学、医学等有关学科的内容，逐渐形成了高分子科学这门独立的综合性学科，现在的高分子科学已经形成了高分子化学、高分子物理、高分子工程三个分支领域相互交融、相互促进的整体学科。 高分子材料的发展大致经历了三个时期，即：天然高分子的利用与加工，天然高分子的改性和合成，高分子的工业生产(高分子科学的建立。

浅论高分子材料的发展前景

浅论高分子材料的发展前景 摘要：随着生产和科技的发展，以及人们对知识的追求，对高分子材料的性能提出了各种各样新的要求。现代，高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料。本文主要分析了高分子材料的发展前景和发展趋势。 关键词：高分子材料；发展；前景 作者：韩莹 一高分子材料的发展现状与趋势 高分子材料作为一种重要的材料，经过约半个世纪的发展巳在各个工业领域中发挥了巨大的作用。从高分子材料与国民经济、高技术和现代生活密切相关的角度说，人类已进人了高分子时代。高分子材料工业不仅要为工农业生产和人们的衣食住行用等不断提供许多量大面广、日新月异的新产品和新材料又要为发展高技术提供更多更有效的高性能结构材料和功能性材料。鉴于此，我国高分子材料应在进

一步开发通用高分子材料品种、提高技术水平、扩大生产以满足市场需要的基础上重点发展五个方向：工程塑料，复合材料，液晶高分子材料，高分子分离材料，生物医用高分子材料。近年来，随着电气、电子、信息、汽车、航空、航天、海洋开发等尖端技术领域的发展和为了适应这一发展的需要并健进其进？步的发展，高分子材料在不断向高功能化高性能化转变方面日趋活跃，并取得了重大突破。 二高分子材料各领域的应用 1高分子材料在机械工业中的应用 高分子材料在机械工业中的应用越来越广泛，“以塑代钢”，“塑代铁”成为目前材料科学研究的热门和重点。这类研究拓宽了材料选用范围，使机械产品从传统的安全笨重、高消耗向安全轻便、耐用和经济转变。如聚氨酉旨弹性体，聚氨醋弹性体的耐磨性尤为突出，在某些有机溶剂如煤油、砂浆混合液中，其磨耗低于其它材料。聚氨醋弹性体可制成浮选机叶轮、盖板，广泛使用在工况条件为磨粒磨损的浮选机械上。又如聚甲醛材料聚甲醛具有突出的耐磨性，对金属的同比磨耗量比尼龙小，用聚四氟乙烯、机油、二硫化钥、化学润滑等改

液晶高分子的性质及应用

液晶高分子的性质及应用 作者：翟洪岩、杨怀斌、岳敏、尹国强、张家乐、张维液晶高分子自上世纪70年代被开发出以来，经历了一系列的发展，现已成为普遍使用的一种高分子材料。人们已对液晶高分子的结构、性质、合成方法以及液晶高分子的应用都有了较为深刻的认识。这篇文章讨论的主要关于高分子液晶的性质（物理性质）及其应用。 一、高分子液晶的物理性质。 液晶高分子作为一种特殊的高分子材料，自然具有与一般高分子材料不同的性质。液晶具有液体的流动性和固体的有序性，对外界刺激如光、机械压力、温度、电磁场及化学环境的变化具有较高的灵敏性。高分子液晶制品具有高强度、高模量，尺寸稳定性、阻燃性、绝缘性好，耐高温、耐辐射、耐化学药品腐蚀、线膨胀率低，并有良好的加工流动性等优异性能。 1、高弹性。 液晶对外场作用较为敏感，即使不大的电磁力、切变力、表面吸附等都能使液晶产生较大形变。液晶可独立存在展曲、扭曲、弯曲三种弹性形变。 2、粘滞性与流变性。 液晶存在取向有序性，这将影响流体力学行为。而液晶高分子还具有的高分子的粘滞特性，这与分子长度密切相关。一般液晶高分子为多畴状态，畴的大小在几微米之内，故在宏观上液晶高分子是各向同性的，其许多物理性质如力学性能等，表观上也是多向同性的。溶致型液晶高分子溶液在各向同性相时，粘度随浓度增大而增大。进入液晶相后，粘滞系数突然降低。分子量越大，进入液晶相浓度也越低，最大粘滞系数升高。 体系进入液晶相后，指向矢受切变流的影响而沿它的流动方向取向，从而迅速降低了粘滞系数。当切变流动停止一段时间后，样品会逐渐弛豫回原来的多畴状态。如果在此之前就使液晶高分子降温或溶剂移走成为固态，仍可获得相当好的宏观取向，即各向异性固体。 3、其他性质。 胆甾相液晶具有螺旋结构。因此有特殊的光学性质，如选择反射、圆二色性、强烈的旋光性及其色散、电光和磁光效应等。

显示用液晶材料的应用和研究

显示用液晶材料的研究和应用

姓名：任明珠 班级：化学工程与工艺112 学号:201103322 显示用液晶材料的研究和应用 摘要：介绍液晶材料与显示之间的联系，综述了国内TN-LCD,STN-LCD,TFT-LCD等三种液晶显示材料研究及应用等方面的情况。 关键词：液晶材料；显示；研究应用 1888 年， F.Reinitzer 在测定有机化合物熔点时，发现某些有机化合物在熔化后经历了一个不透明的浑浊液态阶段，继续加热，才成为透明的各向同性的液体，这种浑浊的液体中间相具有和晶体相似的性质，随后德

国人Lehmann(1855～1922年)用偏光显微镜证实了此中间相态具有光学各向异性，兼有液体的流动性和晶体的光学各向异性，故称为液晶（Liquid Crystal）。[1] 众所周知 ,物质除气态、液态和固态 3 种聚集状态外 ,还有等离子态、无定形固态、超导态、中子态、液晶态等其他聚集态结构形式。如果一个物质已部分或全部地丧失了其结构上的平移有序性 ,而还保留取向有序性 ,它即处于液晶态。[2]根据液晶分子在空间排列的有序性不同 ,液晶相可分为向列型、近晶型、胆甾型和蝶型液晶态4类。 显示与液晶 液晶材料在显示方面的应用是人所共知的,大家熟悉的许多产品都离不开液晶 ,如液晶广告宣传牌、液晶计时钟表、液晶游戏机、液晶仪表计量、液晶传感器、液晶通讯设备、液晶计算机等等 ;或者我们日常生产中的许多电器带有液晶器件 ,如微波炉、空调、冰箱、洗衣机等都带有液晶器件。 随着显示器件技术和性能的改进和发展, 对液晶材料提出了更高的要求, 液晶材料工 作者合成并开发了一系列新材料。目前比较引人注目的液晶材料有异氰硫基 ( NCS基) 液

高分子材料的应用

高分子材料的应用——防水防尘新型材料等方面的研究进展的介绍 高分子材料是门内容广泛，与其他许多学科交叉渗透，相互关联的综合性新兴学科随着社会的发展，普通的材料已经不能满足需求，高分子材料则越来越多的用于人们的日常生活.目前高分子材料的发展迅猛，应用的方面也越来越多，越来越广！下面就高分子材料用于防水方面的研究进展进行介绍！ 一开始想到这个方面是由于一年前班主任开班会时候对高分子进行的介绍，其中有一点就是应用于防水方面。当时他举了个列子——荷叶.众所周知，荷叶表面的水可以聚成水珠，不会粘在荷叶上，从这个出发研究荷叶的结构从而得到防水防尘方面的启发！ 荷叶的叶面上布满了一个紧挨一个的“小山包”，“山包”上长满绒毛，好像山上密密的植被，“山包”的顶上又长出一个馒头状的“碉堡”凸顶。因此，在“山包”的凹陷处充满了空气，这样就在紧贴的叶面上形成一层极薄的只有纳米级的空气层。由于雨水和灰尘对于荷叶叶面上的这些微结构来说，无异于庞然大物，于是，当雨水和灰尘降落时，隔着一层纳米空气，它们只能同“小山包”上的“碉堡”凸顶构成几个点的接触，无法进一步“入侵”。水形成水珠，滚动着洗去了叶面的尘埃。荷叶的这种纳米级的超微结构，不仅有利于它自洁，还有利于防止空气中飘浮的大量的各种有害细菌和真菌对它的侵害！ 对于这方面我从一些文献中找出了一点将荷叶的功能应用的实际的列子——德国Sto 上市公司下属ISPO 公司，根据荷叶效应机理和硅树脂外墙涂料的实际应用结果，经过3 年研究工作，成功地把荷叶效应移植到外墙乳胶漆中，开发了微结构有机硅乳胶漆，即荷叶效应乳胶漆。这种荷叶效应乳胶漆采用具有持久憎水性的少乳化剂有机硅乳液等一些专门物质，并形成一个纳米级显微结构，从而使其涂膜具有类似荷花叶子的表面结构，达到拒水保洁功能 但是荷叶的防水防尘功能是有限的，我们需要做的就是从荷叶的结构方面进行改进，用高分子技术做出更加全面的防水防尘材料！荷叶只是一个列子，只是给我们一个启发。真正要研究的是高分子的结构和结构所表现出来的功能！ 1防水方面 世界各地对高分子的研究都是积极的。以前用于防水的材料主要是沥青和砂浆虽然这2种方法能起到防水作用但是作用远远没有高分子的作用好台湾一流的防水中心｛张百兴张凯然｝在土木建筑工程中使用了一种新型的施工方法——高分子涂膜防水！

高分子材料发展史

高分子材料发展史 随着生产和科学技术的发展，人们不断对材料提出各种各样的新要求。而高分子材料的出现逐渐满足了人们的需要。并对人类的生产生活产生了巨大的影响。 高分子材料是以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。 高分子材料按来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。1870年，美国人Hyatt用硝化纤维素和樟脑制得的赛璐珞塑料，是有划时代意义的一种人造高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂，真正标志着人类应用合成方法有目的的合成高分子材料的开始。1953年，德国科学家Zieglar和意大利科学家Natta，发明了配位聚合催化剂，大幅度地扩大了合成高分子材料的原料来源，得到了一大批新的合成高分子材料，使聚乙烯和聚丙烯这类通用合成高分子材料走人了千家万户，确立了合成高分子材料作为当代人类社会文明发展阶段的标志。现代，高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料。并且高分子材料资源丰富、原料广，轻质、高强度，成形工艺简易。很容易为人所用。 高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。其中，被称为现代高分子三大合成材料的塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。尽管高分子材料因普遍具有许多金属和无机材料所无法取代的优点而获得迅速的发展，但目前业已大规模生产的还是只能寻常条件下使用的高分子物质，即所谓的通用高分子，它们存在着机械强度和刚性差、耐热性低等缺点。而现代工程技术的发展，则向高分子材料提出了更高的要求，因而推动了高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展，这样就出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。 高分子材料是材料领域之中的后起之秀，是在人们长期的生产实践和科学实验的基础上逐渐发展起来的。几千年前，人们就开始使用棉、麻、丝、毛等天然高分子作丝织物材料。有些加工方法还改变了天然高分子的化学组成，如：天然橡胶硫化，皮革鞣制，天然纤维制成人造丝等。但由于当时受科学技术发展的限制，直到19世纪中叶，人们仍未能探究到高分子材料的本质。高分子材料科学的发展萌芽于19世纪后期和20世纪初。当时天然橡胶由异戊二烯，纤维素和淀粉由葡萄糖残体，蛋白质由氨基酸组成的确立，使高分子的长链概念获得了公认，孕育了高分子的思想。1872年德国化学家拜耳(A.Bayer)首先发现苯酚与甲醛在酸性条件下加热时能迅速结成红褐色硬块或粘稠物,但因它们无法用经典方法纯化而停止实验。20世纪以后,苯酚已经能从煤焦油中大量获得,甲醛也作为防腐剂大量生产,因此二者的反应产物更加引人关注。1907年贝克兰和他的助手不仅制出了绝缘漆,而且还制出了真正的合成可塑性材料—Bakelite,它就是人们熟知的“电木”、“胶木”或酚醛树脂。Bakelite一经问世, 很快厂商发现,它不但可以制造多种电绝缘品,而且还能制日用品,于是一时间把贝克兰的发 明誉为20世纪的“炼金术”。20世纪30~40年代是高分子材料科学的创立时期。新的聚合物单体不断出现，具有工业化价值的高效催化聚合方法不断产生，加工方法及结构性能不断改善。美国化学家卡罗塞斯(W.H.Carothers)于1934年合成了优良纺织纤维的聚酰胺-66，尼龙(Nylon)是它在1939年投产时公司使用的商品名。这一成功不仅是合成纤维的第一次重大

液晶高分子材料的现状及研究进展

液晶高分子材料的现状及研究进展 摘要：本文综述了液晶高分子材料的研究现状，包括简单介绍了液晶高分子的发展历史，结构及性能，介绍了液晶高分子研究的新进展，对液晶高分子早各个领域的应用和潜在的性能进展做了简要的阐述，并针对液晶高分子存在的问题提出了相应的建议。 关键词：液晶高分子研究应用 前言 高分子科学，以30年代H.staidinger建立高分子学说为开展.此后高分子化学有了飞跃的发展.与此同时，高分子物理化学也有相应的发展。高分子化学注重对高聚物合成以及性质的研究，而高分子物理则重点研究高聚物的结构与性能，二者相辅相成，近年来研究较多的高分子液晶材料就是两者结合的典范。 液晶现象是1888年奥地利植物学家F.Reintizer[1]在研究胆甾醇苯甲酯时首先发现的。研究表明，液晶是介于液体和晶体之间的一种特殊的热力学稳定相态，它既具有晶体的各相异性，又有液态的流动性，液晶高分子就是具有液晶性的高分子，大多数由小分子量基元键合而成，它是一种结晶态，既具有液体的流动性又具有晶体的各向异性特征。 这样人们自然会联想到具有这种结构的高分子材料。1937年Bawden和Pirie[1]在研究烟草花叶病病毒时，发现其悬浮液具有液晶的特性。这是人们第一次发现生物高分子的液晶特性，其后1950年，Elliott与Ambrose第一次合成了高分子液晶，溶致型液晶的研究工作至此展开。50年代到70年代，美国Duponnt公司投入大量人力才力进行高分子液晶发面的研究，取得了极大成就，1959年推出芳香酰胺液晶，但分子量较低，1963年，用低温溶液缩聚法合成全芳香聚酰胺，并制成阻燃纤维Nomex，1972年研制出强度优于玻璃纤维的超高强.高模量的Kevlar纤维，并付注实用，以后，高分子液晶的研究则从溶致型转向为热致型。在这一方面Jackson等作出了较大贡献，他们合成了对苯二甲酸已二醇酯与对羟基苯甲酸的共聚物，可注塑成型，这是一种模量极高的自增强液晶材料。 从应用领域分析，液晶高分子材料在电子电气行业中需求量最大且发展迅速，1998年可达3600 吨，平均年增长23.1 %；其次是通讯业，需求量约1540 吨，增长21.1%；工业界及运输业总需求量不到1700 吨，平均年增长率约为I1%。主要用于接插件、开关、继电器、模塑印刷电路板、光缆结构件、复合材料、机械手、泵/阀门组件、功能件等，极大地推动了液晶高分子技术及其它高新技术的发展。 从高分子液晶诞生到现在只有50多年的历史，是一门很年轻的学科。虽然高分子液晶[2]是具有高强度、高模量、耐高温、低膨胀系数、低成型收缩率、低密度、良好的介电性、阻燃性和耐化学腐蚀性等一系列优异的综合性能，作为液晶自增强塑料、高性能纤维、板材、薄膜及光导纤维包覆层，被广泛应用于电子电器、航天航空、国防军工、光通讯等高新技术领域以及汽车、机械、化工等国民经济各工业部门。但目前对它的研究仍处于较低的水平，理论研究较狭隘，液晶高分子尚存在制品的机械性能各向异性、接缝强度低、价格相对较高等缺点，这些都有待于进一步的改进，所以高分子液晶仍是高分子科学研究的一个热点。 1液晶高分子材料的特性[3] 1.1取向方向的高拉伸强度和高模量

高分子液晶材料的应用及发展趋势讲解

# 16 #陶瓷2009. No. 3 高分子液晶材料的应用及发展趋势 王瑾菲蒲永平杨公安杨文虎 ( 陕西科技大学材料科学与工程学院西安710021) 摘要液晶相是不同于固相和液相的一种中介相态。系统地阐述了液晶的发现、形成机制以及分类,简单介绍了液晶高分子的结构特点,介绍了主链型和侧链型液晶高分子研究的新进展,并对液晶在各个领域的应用研究和潜在性能进展作了简要的阐述。 关键词液晶高分子液晶研究进展 Application and the Development of Liquid Crystal Polymer Materials Wang Jinfei, Pu Yongping, Yang Gongan, Yang Wenhu( School of Materials Science & Engineering, Shaanxi University of Science and Technology, Xi. an, 710021) Abstract: Liquid crystal phase is different from the solid phase and an intermediate liquid phase. This paper described the discovery of the LCD, and the mechanism for the formation and classification, briefly introducd the liquid crystalline polymer structural, researched new progress of the main- chain and side- chain type liquid crystal polymer and indicated the application progress and potential properties of LCD in all fields. Key words: Liquid crystalline polymer; Liquid crystal; Study progress 1 液晶的发现 液晶是某些物质在熔融态或在溶液状态下形成的有序流体的总称。液晶的发现可以追溯到1888年,奥 地利植物学家 F Reinitzer发现,把胆甾醇苯酸脂( Cho-l esteryl Benzoate, C6 H5 CO2 C27 H45 , 简称 CB) 晶体加热到145. 5 e 会熔融成为混浊的液体, 145. 5 e 就是该物质的熔点。继续加热到178. 5e,混浊的液体会突然变成清亮的液体,而且这种由混浊到清亮的过程是可逆的。O Lehmann经过系统地研究指出,在一定的温度范围内,有些物质的机械性能与各向同性液体相似;但是它们的光学性质却和晶体相似,是各向异性的。因此,这些介于液体和晶体之间的相被称为液晶相[ 1]。 2 液晶高分子的分类 液晶是一类具有特殊性质的液体,既有液体的流动性又有晶体的各向异性特征。现在研究及应用的液晶主要为有机高分子材料。一般聚合物晶体中原子或

高分子材料未来与发展前景

高分子材料相对于传统材料如玻璃、陶瓷、水泥、金属而言是后起之秀，但其发展的速度及应用的广泛性却远远超过了许多传统材料，在当今世界乃至未来的世纪都充当着举足重轻的角色，已成为工业、农业、国防和科技等领域的重要材料，尤其是在开发新型替代能源、节约资源和保护生态环境方面更是发挥着不可替代的作用。新时代的高分子材料已成为现代工程材料的主要支柱，与信息技术、生物技术一起，推动着社会的进步，今天，我将就高分子材料的发展历程及未来趋势做一个简单的概述。 说起高分子材料的发展历程，可能会比我们想象中要长远的多，最早关于高分子材料的应用要追溯到几万年前人类或者类似人类的远古智能生物最先使用的树枝，兽皮，稻草等天然高分子材料。在历史的长河中，纸，树胶，丝绸等从天然高分子加工而来的产品一直同人类文明的发展交织在一起，奏响了一首久远流长的高分子之歌。 然而随着社会的发展，人类已经不满足于对这些材料的简单利用，相应的天然高分子材料的改性和加工工艺应运而生，这其中比较具有代表性的是19世纪中叶，德国人用硝酸溶解纤维素，然后纺织成丝或制成膜，并利用其易燃的特性制成炸药，但是硝化纤维素难于加工成型，因此人们在其中加入樟脑，使其易于加工成型，做成了之后闻名遐迩的“赛璐珞”的塑料材料。再比如，橡胶的改性，早在11世纪美洲的劳动人民已经在长期的生产实践中开始利用橡胶了，但当时橡胶制品遇冷就变硬，加热则发粘受温度的影响比较大。1839年美国科学家发现了橡胶与硫磺一起加热可以消除上述变硬发粘的缺点，并可以大大增加橡胶的弹性和强度。通过硫化改性，有力的推动了橡胶工业的发展，因为硫化胶的性能比生胶优异很多，从而开辟了橡胶制品广泛应用的前景。同时，橡胶的加工方法也在逐渐完善，形成了塑炼、混炼、压延、压出、成型这一完整的加工过程，使得橡胶工业蓬勃兴起，一日千里的突飞猛进。 从二十世纪初开始，高分子材料进入了工业合成高分子的重要阶段，而合成高分子的诞生和发展则是从酚醛树脂开始的。化学家们研究了苯酚与甲醛的反应，发现在不同的反应条件下可以得到两类树脂，一种是在酸催化下生成可融化可溶解的线型酚醛树脂，另一种则是在碱催化下生成的不溶解不熔化的体型酚醛树脂，这种酚醛树脂是人类历史上第一个完全靠化学合成方法生产出来的合成树

高分子液晶材料

高分子液晶材料 高分子1101 田原3110705027 摘要： 液晶高分子是在一定条件下能以液晶相态存在的高分子，高分子化合物的功能特性和液晶相序的有机结合赋予了液晶高分子以鲜明的个性和特色，以高强度、高模量、低热膨胀率、耐辐射和化学药品腐蚀等优异性能开辟了特种高分子材料的新领域。在机械、电子、航空航天等领域的应用已崭露头角,目前正向生命科学、信息科学、环境科学蔓延渗透,并将波及其它科技领域。 关键词：高分子液晶材料历史与发展结构与性能 一、概述 液晶LC D（L iq ui d Crysta l Display）对于许多人而言已经不是一个新鲜的名词。从电视到随身听的线控，它已经应用到了许多领域。液晶现象是1888年奥地利植物学家 F.Reintizer在研究胆甾醇苯甲酯时首先发现的。研究表明，液晶是介于液体和晶体之间的一种特殊的热力学稳定相态，它既具有晶体的各相异性，又有液态的流动性，液晶高分子就是具有液晶性的高分子，大多数由小分子量基元键结合而成，它是一种结晶态，既具有液体的流动性又具有晶体的各向异性特征。 二、液晶高分子材料的分类及其特性 目前，液晶高分子分类方法有三种。从液晶基元在分子中所处的位置可分为主链型和侧链型两类。从应用的角度可分为热致型和溶致型两类，这两种分类方法是相互交叉的，即主链型液晶高分子同样具有热致型和溶致型，而热致型液晶高分子又同样存在主链型和侧链型。从液晶高分子在空间排列的有序性不同，液晶高分又有近晶型、向列型、胆甾型三种不同的结构类型。 1、主链型液晶高分子 主链型高分子液晶是指介晶基元处于主链中的一类高分子材料。在20世纪70 年代中期以前，它们多是指天然大分子液晶材料。自从D upont 公司首次获得聚芳香酰胺的溶液型主链型高分子液晶性质的应用以来，主链型高分子液晶材料的合成、结构与性能关系和应用等都得以很大发展。按液晶形成过程，主链型高分子液晶可以分为溶液型主链高分子液晶和热熔型主链高分子液晶。a：溶液型主链高分子液晶 其研究最多的则是聚芳香酰胺类和聚芳香杂环类聚合物。酰胺为代表的一类溶液型高分子液晶而言，就必须借助于极强的溶剂，

高分子材料发展史

高分子材料发展史随着生产和科学技术的发展，人们不断对材料提出各种各样的新要求。而高分子材料的出现逐渐满足了人们的需要。并对人类的生产生活产生了巨大的影响。 高分子材料是以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。 高分子材料按来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。1870年，美国人Hyatt用硝化纤维素和樟脑制得的赛璐珞塑料，是有划时代意义的一种人造高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂，真正标志着人类应用合成方法有目的的合成高分子材料的开始。1953年，德国科学家Zieglar和意大利科学家Natta，发明了配位聚合催化剂，大幅度地扩大了合成高分子材料的原料来源，得到了一大批新的合成高分子材料，使聚乙烯和聚丙烯这类通用合成高分子材料走人了千家万户，确立了合成高分子材料作为当代人类社会文明发展阶段的标志。现代，高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料。并且高分子材料资源丰富、原料广，轻质、高强度，成形工艺简易。很容易为人所用。 高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。其中，被称为现代高分子三大合成材料的塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。尽管高分子材料因普遍具有许多金属和无机材料所无法取代的优点而获得迅

高分子材料与工程_就业前景和社会需求

材料工程类属于理工科类，是研究有机及生物高分子材料的制备、结构、性能和加工应用的 高新技术专业。材料工程科学的形成可以追溯到19世纪30年代，但直到20世纪70年代， 才得到全面的发展。目前高分子材料已被广泛应用于生活、生产、科研和国防等各个领域， 成为我国科学研究的一个重点领域。学生毕业后可以到高分子材料及高分子复合材料成型加工、高分子合成、化学纤维、新型建筑装饰材料、现代喷涂与包装材料、汽车、家用电器、电子电气、航天航空等企业从事设计、新产品开发、生产管理、市场经营及贸易部门工作，也可以到高等学校、科研单位从事科学研究与教学工作，还可以到政府部门从事行政管理、质量监督等工作。 由于高分子材料发展十分迅速，所以申请这个专业的人数也稍微偏多，竞争相对激烈。在就业方面可以从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作，就业前景很不错。所以美国大学的录取要求相对别的专业都会有所提高。 高分子材料与工程专业就业前景 当今,高分子材料又向着尖端领域发展，新的特殊性能高分子功能材料不断出现， 前 景十分的广阔?市场对高分子人才的需求也日益增加，无论是在日常化工，还是在高精尖端科技,高分子人才都备受欢迎，高分子材料专业的社会需求一直处于化学、材料类专业的前列?随着国际国内对环境保护的重视，印刷包装领域也在不断改进材料，如环保型印刷材料、环保型包装材料和新型数字印刷材料等都是产业发展方向，相信经过四年的学习，在印刷包装材料领域一定大有可为?高分子材料与工程专业就业前景广阔，高分子材料人才可以在绝大多数 工业领域取得发展，因为需要高分子材料的行业多得超乎你的想像?学任何专业，如果立志于毕业后干本行业，专业课是必须要学好的，另外英语也能成为你的一把利器? 高分子材料与工程专业就业前景之课程介绍 高等数学、大学物理、计算机文化基础及语言、近代化学基础（包括无机、有机、分析化学等）、物理化学、仪器分析、工程力学、高分子化学和物理、材料科学与工程基础、工程制图、化工原理、高分子材料成型加工基础、高分子材料成型机械及模具基础、聚合物 共混改性原理、机械设计基础、机械原理及计算机设计、高分子材料加工新技术、模具工程设计、模具CAD/CAE、聚合物成型机械等. 高分子材料与工程专业就业前景之培养目标 本专业培养德、智、体全面发展，掌握高分子材料合成、加工的基本原理，能在高分子材料的合成、共混改性和加工成型等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生 产及经营管理、教学等方面工作，并具有开拓创新精神和竞争能力的高级工程技术人才?高分子材料与工程专业就业前景之就业方向 本专业毕业生的择业面很宽，适应能力强.适合于高分子材料合成与加工、复合材料、橡胶、塑料及纤维制品等的生产企业以及研究单位的新产品研发、生产和管理工作，以及高 等院校的教学和科研.主要面向化工、建材、汽车、石油化工、航天航空、电子、家电、包装以及造船等行业. 高分子材料与工程专业就业前景之市场需求 高分子材料与工程专业为当今国内应用广泛，是研究天然及生物有机高分子材料的 设计、合成、制备以及组成、结构、性能和加工应用的充满活力的材料类学科，其工业和研究体系已经成为国民经济发展的支柱产业.高分子材料与工程专业就业前景是众多专业发 展前景好的专业之一.近年来本科毕业生读研比例均在65%以上，一次就业率均超过95%，毕业生深受国内各行业的青睐；学院注重国际化人才培养，除每年招收部分优秀学生进入学校英才班学习，与国际著名大学进行联合培养以外，还与国外多个知名高校合作，选送优秀本科生 进行联合培养；专业拥有高分子化学实验室、高分子物理实验室、功能高分子实验室和多家企业联合