液晶高分子（物质的存在形态）-趣爱秀

液晶定义

液晶态是物质的一种存在形态，它具有晶体的光学各向异性性质，又具有液体的流动性质。

如果一个物质已部分或全部的丧失了其结构上的平移有序性而仍保留取向有序性，它即处于液晶态。液晶态与晶态的区别在于它部分缺乏或完全没有平移序，而与液态的区别在于它仍然存在一定的取向有序性。

对液晶态的了解要追溯到1888 年，奥地利植物学家Reinitzer观察到胆甾醇酯具有双熔点现象，而且从升温和降温到这两个熔点之间呈现出不同的光学各向异性。为了解这种现象的相变本质，他把所观察到的现象描述给了德国的物理学家Lehmann，Lehmann 肯定了Reinitzer观察到的现象。正是由于他们真正开始研究液晶，人们才开始对液晶有了基本的了解。因此Reinitzer 和Lehmann 被称为液晶科学之父。

高分子液晶

在一定条件下能以液晶形态存在的高分子。与其他高分子相比，具有液晶相所特有的分子取向序和位置序；与小分子液晶相比，又有高分子量和高分子的特性。

分类

1.按液晶的形成条件，可分为溶致性液晶、热致性液晶、压致型液晶、流致型液晶等等。

2.按致晶单元与高分子的连接方式，可分为主链型液晶和侧链型液晶。主链型液晶和侧链型液晶中根据致晶单元的连接方式不同又有许多种类型。

3.按形成高分子液晶的单体结构，可分为两亲型和非两亲型两类。两亲型单体是指兼具亲水和亲油（亲有机溶剂）作用的分子。非两亲型单体则是一些几何形状不对称的刚性或半刚性的棒状或盘状分子。

跟小分子相比，高分子液晶的特殊性：

① 热稳定性大幅度提高；

② 热致性高分子液晶有较大的相区间温度；

③ 粘度大，流动行为与—般溶液显着不同。

4.按分子排列的形式和有序性分：近晶型、向列型、胆甾型

化学结构

在常见的液晶中，致晶单元通常由苯环、脂肪环、芳香杂环等通过一刚性连接单元（X，又称中心桥键）连接组成。构成这个刚性连接单元常见的化学结构包括亚氨基（－C=N－）、反式偶氮基（－N=N－）、氧化偶氮（－NO=N－）、酯基（－COO－）和反式乙烯基（－C=C－）等。

在致晶单元的端部通常还有一个柔软、易弯曲的基团R，这个端基单元是各种极性的或非极性的基团，对形成的液晶具有一定稳定作用，因此也是构成液晶分子不可缺少的结构因素。常见的R包括—R’、 —OR’、 —COOR’、 —CN、 —OOCR’、—COR’、 —CH=CH—COOR’、 —Cl、 —Br、—NO2等。

影响形态和性能因素

影响高分子液晶形态与性能的因素包括外在因素和内在因素两部分。内在因素为分子结构、分子组成和分子间力。外部因素则主要包括环境温度、溶剂等。

内在因素:

1、刚性的致晶单元

刚性结构不仅有利于在固相中形成结晶，而且在转变成液相时也有利于保持晶体的有序度。

2、分子构型和分子间力

A 热致性高分子液晶中，对相态和性能影响最大的因素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。

B 溶致性高分子液晶由于是在溶液中形成的，因此不存在上述问题。

3 、致晶单元形状：

致晶单元呈棒状的，有利于生成向列型或近晶型液晶；致晶单元呈片状或盘状的，易形成胆甾醇型或盘型液晶.

4、致晶单元中的刚性连接单元的结构和性质直接影响液晶的稳定性.含有双键、三键的二苯乙烯、二苯乙炔类的液晶的化学稳定性较差，会在紫外光作用下因聚合或裂解失去液晶的特性.

5、其他因素：

在苯环共轭体系中，增加芳环的数目可以增加液晶的热稳定性。用多环或稠环结构取代苯环也可以增加液晶的热稳定性。

外在因素

外在因素主要包括环境温度和溶剂等

A 对热致性高分子液晶来说，最重要的影响因素是温度。

B 对于溶致性液晶，溶剂与高分子液晶分子之间的作用起非常重要的作用。