液晶發(fā)展史    自從1854年液晶問(wèn)世以來(lái)，液晶獲得了十分驚人的發(fā)展和重要而廣泛的應(yīng)用，液晶科學(xué)已成為化學(xué)、材料科學(xué)和物理學(xué)三門(mén)學(xué)科之間的交叉學(xué)科。回顧整個(gè)歷史過(guò)程，液晶(特指低分子液晶)與液晶高分子(LCP)的發(fā)展可劃分為四個(gè)時(shí)期：    **時(shí)期(1854～1933年)：液晶的發(fā)現(xiàn)與液晶科學(xué)的萌芽；    **時(shí)期(1934～1970年)：液晶的發(fā)展與礦物填充LCP的發(fā)現(xiàn)；    第三時(shí)期(1971～1980年)：液晶的工業(yè)化與LCP的飛速發(fā)展；第四時(shí)期(1981年至今)：高性能液晶及LCP的工業(yè)化與深入研究。

液晶的發(fā)現(xiàn)液晶的發(fā)現(xiàn)可以追溯到1854年，當(dāng)時(shí)Virchow發(fā)現(xiàn)，腦組織的酒精水溶液會(huì)形成髓磷脂形；1859年，Mattenheimer指出該物質(zhì)為溶致液晶。1866年Neubauer發(fā)現(xiàn)油酸也可以顯示溶致液晶性。1875年，Berthelet等發(fā)現(xiàn)膽甾醇化合物隨溫度顯示特殊的顏色變化，可以說(shuō)這是*早發(fā)現(xiàn)的熱致液晶現(xiàn)象。現(xiàn)在一般認(rèn)為，熱致液晶是在1888年由Reinitzer發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)時(shí)他觀察到膽甾醇苯甲酸酯晶體在145．5℃時(shí)會(huì)熔融成混濁粘稠的液體，在178．5℃時(shí)則變成清亮透明的液體，而且這種變化過(guò)程是可逆的。1889年，Lehmann發(fā)現(xiàn)許多有機(jī)物亦可熔融成混濁的顯示雙折射特征的液體，這些混濁液體不僅具有普通液體的機(jī)械性質(zhì)如流動(dòng)性，而且具有普通晶體的光學(xué)性質(zhì)如各向異性。于是Lehmann把兼具流動(dòng)性和各向異性的液體一液態(tài)的晶體稱(chēng)為液晶。    20世紀(jì)初期，人們又合成出了許多新型液晶化合物，提出了液晶分子應(yīng)具備的各向異性幾何條件，創(chuàng)立了液晶態(tài)結(jié)構(gòu)理論，揭示了液晶態(tài)性質(zhì)，并對(duì)液晶相態(tài)進(jìn)行了劃時(shí)代的分類(lèi)：近晶型、向列型和膽甾型。總之液晶發(fā)現(xiàn)初期提供了許多可資借鑒的**手資料，不過(guò)，該時(shí)期對(duì)液晶的研究只是羅列現(xiàn)象，缺乏有機(jī)聯(lián)系，而且對(duì)液晶材料的應(yīng)用前景毫無(wú)認(rèn)識(shí)。

液晶的發(fā)展與LCP的發(fā)現(xiàn)    1 934至1 956年間，液晶研究進(jìn)展緩慢。直到1957年，Brown等發(fā)表了基于500余篇文獻(xiàn)的綜述論文，對(duì)以往的液晶研究成就進(jìn)行了系統(tǒng)歸納與整理，從此揭開(kāi)了液晶發(fā)展史的新篇章。1962年，Gray發(fā)表了《液晶分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》專(zhuān)著。1966年，《分子晶體與液晶》雜志創(chuàng)刊。1967年，Porter等主編了《有序流體與液晶》論著。與此同時(shí)，Fergason開(kāi)創(chuàng)了液晶應(yīng)用研究，創(chuàng)制了膽甾液晶溫度計(jì)，發(fā)現(xiàn)了向列液晶的奇異光電效應(yīng)。這些成就不僅系統(tǒng)總結(jié)了液晶理論，促進(jìn)了液晶科學(xué)的發(fā)展，而且大大加速了液晶應(yīng)用研究步伐，奠定了當(dāng)代新型液晶工業(yè)的基礎(chǔ)。    隨著液晶研究的發(fā)展，LCP應(yīng)運(yùn)而生。表1．1列出了LCP發(fā)展的重要事件。可見(jiàn)，早期的LCP研究?jī)H局限于天然或生物高分子，對(duì)合成LCP的研究可能始于1960年，*引人注目的合成LCP當(dāng)屬芳香族聚酰胺，特別是它的液晶紡絲技術(shù)的發(fā)明及其高強(qiáng)高模纖維的問(wèn)世，大大刺激了LCP的發(fā)展與工業(yè)化，激勵(lì)人們發(fā)現(xiàn)或發(fā)明了許多LCP及其加工技術(shù)，并揭示出了LCP的典型結(jié)構(gòu)與特異性能，為液晶高分子這門(mén)新學(xué)科的誕生奠定了基礎(chǔ)。

液晶的工業(yè)化生產(chǎn)與LCP的發(fā)展    進(jìn)入70年代以來(lái)，液晶的工業(yè)化生產(chǎn)進(jìn)程顯著加快。Schadt等發(fā)現(xiàn)的液晶扭曲電光效應(yīng)，以及液晶分子取向所需的極低驅(qū)動(dòng)功率等，使液晶廣泛應(yīng)用于當(dāng)代重要技術(shù)領(lǐng)域。如環(huán)境監(jiān)測(cè)、無(wú)損探傷、微波測(cè)定、醫(yī)療衛(wèi)生、溫度測(cè)定、信息顯示、石英手表、彩色電視及電腦顯示器等。    在1971年至1980年間，人們合成出了許多具有實(shí)用價(jià)值的礦物填充LCP，發(fā)明了各種LCP的成型加工新技術(shù)。這些成果無(wú)疑進(jìn)一步豐富和發(fā)展了LCP的內(nèi)容，奠定了LCP理論與工業(yè)化基礎(chǔ)，致使近年來(lái)的LCP研究與開(kāi)發(fā)更加蒸蒸日上、方興未艾。1．1．4 LCP的工業(yè)化生產(chǎn)與深人研究[7~9]    80年代以來(lái)，礦物填充LCP進(jìn)入了****的蓬勃發(fā)展時(shí)期，其顯著標(biāo)志是世界各大公司都在競(jìng)相致力于礦物填充LCP材料的開(kāi)發(fā)與工業(yè)化生產(chǎn)。DuPont和Union Carbide公司在1981年分別實(shí)現(xiàn)了Kevlar和液晶瀝青碳纖維的大規(guī)模工業(yè)化，Dartco公司率先在1984年投產(chǎn)了熱致Xydar自增強(qiáng)塑料，Celanese公司于1985年推出了易加工Veetra系列產(chǎn)品，1986年，Eastman、BASF、Akzo、住友化學(xué)、尤尼契卡和三菱化成相繼開(kāi)發(fā)了低成本X7G、Ultrax、Twaron、Ekonol、Rodrun和Novaccurate六種產(chǎn)品。不久ICI、日本石油化學(xué)、出光石油化學(xué)、上野制藥和東麗也聲稱(chēng)生產(chǎn)出了Victrex、FC—RC、出光LCP、UENOLCP和HA—HB五種LCP產(chǎn)品。不僅如此，礦物填充LCP在彈性體、功能膜、共混物與復(fù)合材料和電光材料的開(kāi)發(fā)、**診斷與**及生命科學(xué)等研究領(lǐng)域，也取得了重大進(jìn)展。LCP材料的工業(yè)化生產(chǎn)與廣泛應(yīng)用正在掀起傳統(tǒng)材料工業(yè)的一場(chǎng)**。    在近十幾年里，科學(xué)家們不僅紛紛致力于LCP的深入研究，而且相互之問(wèn)的學(xué)術(shù)交流與合作也日益頻繁。**屆國(guó)際LCP會(huì)議于1981年在意大利召開(kāi)，此后每隔兩年召開(kāi)一次國(guó)際性會(huì)議。我國(guó)在上海、鄭州、濟(jì)南和長(zhǎng)春分別召開(kāi)了四次國(guó)內(nèi)LCP會(huì)議，1994年**在我國(guó)召開(kāi)了國(guó)際LCP會(huì)議，這些會(huì)議充分反映了LCP研究狀況與水平，起到了繼往開(kāi)來(lái)的重要?dú)v史作用。

液晶聚合物    低分子化合物所以能形成液晶相，礦物填充LCP是因?yàn)樗哂袆傂园魻罱Y(jié)構(gòu)，從這一點(diǎn)來(lái)看，人們也許會(huì)認(rèn)為由剛性單體連結(jié)而成的剛性高分子鏈必然也能形成液晶相。事實(shí)卻不然，因?yàn)榘言S多剛性棒狀低分子單體連接成全剛性的高分子鏈以后，得到的經(jīng)常是難以加工的、熔融溫度很高的(甚至高于分解溫度)和可溶性很低的高聚物，因而難以形成液晶相。正是因?yàn)檫@種難熔難溶性，才使早期的高分子液晶的研究局限于溶致性的生物高分子液晶。    然而已有兩種方法改善剛性大分子鏈高聚物的難熔難溶性。一是使用強(qiáng)極性的復(fù)合溶劑，并施以一定的溫度使其溶解；另一種方法就是在剛性的大分子鏈中引入適當(dāng)比例的柔性鏈段或剛性彎折鏈段，使其鏈剛性得以適當(dāng)降低，從而易于加熱熔融。事實(shí)已經(jīng)證明，**種方法可獲得溶致性高分子液晶，并可通過(guò)特殊的液晶紡絲技術(shù)加工成力學(xué)性能優(yōu)異的纖維和薄膜材料，其中Kevlar纖維及PBT、PBO和ABPBO纖維就是*為突出的代表。同樣，**種方法可獲得熱致性高分子液晶，這類(lèi)高分子液晶可在傳統(tǒng)的熔融加工設(shè)備上加工成型，不僅可獲得力學(xué)性能優(yōu)異的纖維與薄膜制品，而且還可獲得片、板、棒及各種特殊形狀的塑料成型品。在熱致性高分子液晶中，*為突出的代表是Vectra，Xydar，Ekonol和X7G等共聚酯。