概述 液晶聚合物(LCP)是近幾年發展*快的高性能全新結構的材料,它雖問世較晚,但由于其性能好,應用潛力大,故而發展很快。北美和歐洲及日本幾家大公司已先后加入了LCP研究生產行列。 美國對LCP的需求量預計將翻3倍,l995年將達11350t,200O年達22700t,價值這2.6億美元。日本1991年LCP的需求量為400~600t,、預計列l995年為1130,2000年可達10000t,今后五年世界范圓氏LCP的需用量將以60%~70%的年增長率遞增。擠出級LCP據報道世界上已近70個公司或廠家在生產和開發液晶聚合物,已有十凡家公司實現了LCP的工溢LCP純樹脂的生產能力已超過l萬t。包括混合配料的生產能力,則4逾2萬t。 LCP目前的研究方向是根據市場需求,研制灌封材料、中繼裝置用材、先導纖維復蓋物用材、利用摻混技術和改進合成工藝,研制成本低。另外研究廢料回收利用技術、重復開發新產品,目前的主要應用領域是電子部件、耐熱容器、oA機、AV機、精密機械和纖維等。
研究進展 目前世界上實現商品化的液晶聚合物主要有美國,日本、英國和德國,品種仍只限于作纖雛、塑料的品級。主要有溶致性和熱致性液晶兩大類。
液晶聚合物的歷史液晶相的發現 液晶研究開始于1888年。當年,奧地利植物學家Friedrieh Rein—itzer觀察到一個奇怪的現象:即對膽甾醇苯甲酸酯固體進行加熱時發現有兩個熔點。在他的實驗中,擠出級LCP加熱固體樣品時可以觀察到晶體變為隨著研究的不斷進展,以及應用的進一步開發,擠出級LCP液晶將在現代技術中擔當越來越重要的角色。
什么是液晶 液晶是一種介于液態和晶態之間的有序態。它有不完全的取向長程有序和位置有序。因此,液晶既有液體一樣的流動性,也有類似晶體的各相異性。
為什么要對液晶聚合物感興趣 聚合物的化學與物理是一個新的、令人振奮的領域,它已經深刻影響了我們的現實生活。擠出級LCP的未來將更加光明,它是一個在基礎和應用領域成熟的、并且迅速發展的學科。我們將會看到:液晶聚合物繼續在這些發展中發揮重要的作用。 液晶聚合物在過去的十年中發生了難以想像的變化。液晶聚合物家族包含主鏈型、側鏈型、交聯型(如:網絡或彈性體),以及它們的溶液和凝膠。液晶相有向列相、膽甾相和近晶相。隨著人力和資金的不斷注入,液晶聚合物將有一個更加光明的未來。
晶體結構的認識 在液晶基本結構充分認識之前,人們有了其他的重大發現。其中一個就是對晶體結構的認識。在1879年至1888年之間,Sohnke提出了格子理論,但是直到1912年才被Von Laue的X射線衍射實驗證實。對于這個理論,有個重要的反對者是當時的年輕的物理學家Otto Leh—mann,他提出分子結構理論,認為晶體是多種相的共存。
液晶的產生 在Karlsruhe定居以后,Lehmann對Reinitzer的膽甾醇物質進行了細致的研究。他把液體中產生雙折射的部分解釋為晶體,但是其他方面的解釋就沒有多大意義了。擠出級LCP當加上電場,發現形成類似單晶的白**狀條紋,深入分析后,他寫信給Reinitzer:“……我的結果符合你的觀點,即(膽甾醇物質中)存在非常軟的晶體……它是完全均一的,你先前假定的液體是不存在的……晶體以這種被人們誤認為液體的軟物質的形式存在,必將引起物理學家的極大關注。”之后不久,他發表了題為“About LiquidCrystals”的文章。因而,Lehmann也被稱為年輕的化學家、作家。
向列相、 近晶相和膽甾相 1922年,法國科學家George Freidel把取向有序引入液晶領域,提出了一套液晶的分類規則,把液晶分為向列相,近晶相和膽甾相。 r Gustav Tamman很長時間不接受Leh—mann的觀點,他提出了許多理論試圖解釋觀測到的奇特現象,認為液晶是兩種不同相或者兩種不同物質的乳狀液。Tamman是當時固態化學的權威。直到1920年Tamman才認可液晶作為一個新的相態。另外,擠出級LCP由于他是一個受人尊敬的和杰出的科學家,他的反對之聲對Lehmann來說是一個不小的打擊。但是,我們應當知道,這種反對利于科學的健康發展,因為對于新理論和新設想的懷疑及反思可以讓真理遠離謬論。