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液晶高分子材料液晶高分子由液晶基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性能，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。涉及液晶高分子的科学论文与专利与日俱增，这种情况是极为少见的。本文拟对液晶高分子作一简要介绍，并从它们对高科技及产业化的影响谈谈个人看法。在自然界就存在天然液晶高分子，如纤维素衍生物、多肽及蛋白质、DNA和 RNA等。与它们对应的是合成液晶高分子。根据液晶态形成的条件，可将液晶高分子分为...

液晶高分子由液晶基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性能，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。涉及液晶高分子的科学论文与专利与日俱增，这种情况是极为少见的。本文拟对液晶高分子作一简要介绍，并从它们对高科技及产业化的影响谈谈个人看法。在自然界就存在天然液晶高分子，如纤维素衍生物、多肽及蛋白质、DNA和 RNA等。与它们对应的是合成液晶高分子。根据液晶态形成的条件，可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。液晶高分子含有棒状等具有一定长径比的液晶基元，因此其分子键都为刚性或半刚性的。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进行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、耐化学性、耐热老化性等。溶致液晶高分子能纺制成高强度高模量的纤维，Kevlar(芳纶)即是一例。将溶液缩聚法合成的聚对苯二甲酰对苯二胺( ppt A)溶解在 98 以上的浓硫酸中，在临界浓度上溶液处于液晶态，分子排列具有一维取向有序性，使溶液表观粘度低、流动性好，粘度随剪切速率的增大降低很快。PPTA分子在纺丝的剪切作用下很容易沿牵伸方向取向、微纤化，而形成高强度高模量的纤维。芳纶纤维的比强度是钢丝的 9倍，用作轮眙的帘子线可以减轻重量、减少燃油消耗。用 PPTA纤维作增强剂制造的高性能树脂基复合材料，可用于航空航天结构件，如飞机各部位的整流罩、机翼后缘板、起落架舱门等，此外还可编制缆绳、编织避弹衣等。热致液晶高分子也能纺制成高强度高模量的纤维，以满足高强度、高模量、高耐热性、耐老化、耐腐蚀等多种特殊要求。热致液晶高分子由于刚陆或半刚性链分子能高度取向而能通过加工达到自身增强的效果，其性能甚至超过纯的特种工程塑料或高性能工程塑料。属于这一类的主要是全芳香共聚酯和聚酯酰胺型主链型液晶高分子。从 1 976年液品性芳香共聚酯问世以来，各大化学公司竞相开展开发研究，目前已有六七个国家二十多个公司的三十余种产品问世，如 Xydar、 Vectra、X一7G、I j／一， (Ekono1)等。热致液晶高分子本身或以其为主辅以填充、增强、共混改性等方法可以制成高性能的制件。它们是热塑性的．可以用热塑性树脂的成型加工方 9 维普资讯 http://www.cqvip.com 高辩技与产业化 19g5年第 1期 (总第 31期) 法，如注塑成型、模塑成型、挤塑成型进行加工。制件具有高强度、高模量、耐热性、耐低温性和耐冷热交变性；并有电绝缘性能优良、热膨胀系数小、高度的尺寸稳定性、耐化学性、阻燃性、耐老化性等优异性能。尤其是液晶高分子熔体牯度在注塑成型的剪切速率范围内很小、尺寸稳定性好、耐热性优，在电子电气工业中已开始大量应用，如用来制造接插件、集成龟路插座、印刷电路板、电子元件封装材料等。利用其耐化学腐蚀性好和高温下力学性能保持率高可注塑成化工装置的部件、泵与阀部件、蒸馏塔的填料利用其耐化学腐蚀性、耐热老化性和高强度可用来制造汽车发动机零部件和接触燃油的零部件。此外，还可作光纤的包覆材料、飞机上的零部件等。热致液晶高分子还可以与热塑性树脂共混使用一方面是因为工程塑料的价格低于液晶高分子，根据不同用途的要求，共混适当比例的工程塑料可以降低成本。另一方面可利用液晶高分子的优异性能，对热塑性树脂进行改性，使之高性能化热致液晶高分子熔体粘度的剪切敏感性可以使之成为加工助剂，降低热塑性树脂的加工粘度或加工温度，减少树脂对加工设备的瞎损；同时它又可以在热塑性树脂中形成具有增强作用的微纤，使树脂的性能得到提高，一举两得。这种用共混方法制得的材料具有纤维增强材料的结构与性能特征，称为原位复合材料。在当前，制备原位复合材料的方法更多地用于改进高性能工程塑料(特种工程塑料)。高性能工程塑料如聚醚醚酮、聚醚砜、聚砜、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚芳酯、聚酰胺酰亚胺等，具有高强度、高模量、耐高温等优异性能。但它们往往难溶于溶剂也很难熔融，难以加工成型因此这类材料的开发在很大程度上是协调其使用性能与可加工成型性之间的矛盾。将热致液晶高分子共混于高性能工程塑料中，可以改善后者的加工性，又能对后者起增强作用，缓解后者优异的使用性能与难以成型加工之闯的矛盾，有助于高性能工程塑料的实用化或产业化。高科技的发展以新材料为依托。液晶高分子具有十分优异的性能，可用于微电子技术、信息技术及空间技术等领域，是今后科学研究与技术发展的重点之一。日本2010年技术预测会列出的支持21世纪之日本的 100项技术的第 26项“热可塑分子复合体预测：“这是一种具有热可塑性、易于成型加工、重量轻、具有可与金属相比的高耐热性、高弹性模量的有机高分子材料。它有可能取代轻金属和纤维增强塑料而被广泛应用 ”相信液晶高分子材料在 21世纪会大有用武之地。今天我们对液晶高分子的研究与开发就应以它的产业化或实用化为目标。欢迎为本刊踊跃投稿维普资讯 http://www.cqvip.com

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