液晶弹性体的研究进展

综述了液晶弹性体的结构、制备以及应用的研究现状, 介绍了液晶弹性体突出的物理性能,并对液晶弹性体的发展前景做了展望。

第18卷第10期2006

年10月

化　学　进　展

PROGRESSINCHEMISTRY

Vol.18No.10

　Oct.,2006

液晶弹性体的研究进展

邓　登

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　朱光明　宋　斐　校　峰　王金花

(西北工业大学应用化学系　西安710072)

摘　要　综述了液晶弹性体的结构、制备以及应用的研究现状,介绍了液晶弹性体突出的物理性能,并

对液晶弹性体的发展前景做了展望。

关键词　液晶弹性体　液晶聚合物网络　单畴液晶　压电性　铁电性中图分类号:O631.3;O753.2　文献标识码:A　文章编号:10052281X(2006)1021352209

AdvancesinLiquidCrystalElastomers

　ZhuGuangming　SongFei　XiaoFeng(DepartmentofAppliedChemistry,NorthwesternP,China)

DengDeng

33

Abstract　Theprogressinstudyofthe,andapplicationsoftheliquidcrystallineelastomersarereviewed.Thefuturecrystallineelastomersisprospected.

Keywords　liquid;liquidcrystallinepolymernetwork;monodomainliquidcrystalline;piezoelectricity;　　高分子量和液晶相序的有机结合赋予了液晶高分子鲜明的个性特色

[1]

活跃的领域。本文综述了近年来液晶弹性体研究的最新进展。

。它的高强度和高模量特性

使其作为结构材料在电子、机械、军事、航空航天等领域有广泛用途;作为功能材料,它具有光、电、磁及分离等特性,可用于光电显示、记录、储存、调制和膜分离等技术上。将液晶高分子交联,可以得到液晶聚合物网络,根据交联方式和交联度的不同可分为液晶互穿网络、液晶热固体和液晶弹性体。液晶互穿网络是将液晶高分子应用于IPN发展起来的,它

具有以下特点:(1)可控相态,并同时结合两种材料的性能为一体;(2)液晶热固体交联密度较高,弹性低,聚合物分子的液晶性被不可逆地固定下来;(3)液晶弹性体(LCEs)由液晶高分子适度交联得到,并在各向同性态或液晶态显示弹性,兼有弹性体和液晶的双重特性(弹性、有序性和流动性),不但保留了原有非交联液晶高分子的性能,更因优秀的软弹性、铁电性、压电性、光学非线性、形状记忆特性、光致或热致应变特性等而成为目前高分子材料研究中十分

　　收稿:2005年11月,收修改稿:2006年3月　3陕西省自然科学基金项目(No.2004B05)资助33通讯联系人e2mail:ddengmail@http://www.77cn.com.cn

1　液晶弹性体的结构特点

1.1　液晶弹性体的网状结构

液晶弹性体是在液晶高分子基础上发展起来的,基本骨架与液晶高分子相似,所不同的是引入了适当的交联,将邻近高聚物链通过交联链连接起来,

形成具有网络拓扑(topology)的结构,约束了链的自由移动,如图1给出了弹性体三维尺度的二维平面结构模型。正因为液晶弹性体的这种网络结构,将聚合物网络的熵弹性(entropicelasticity)与液晶取向性结合,得到性能突出的新型材料。这种网络结构根据交联的不同可能是二维的,也可能是三维的,一般在液晶相的层内之间(intralayer)交联,层间连接少,得到二维网络;在液晶层间(interlayer)交联,将层与层连接起来则得到三维网络拓扑。这两种网络拓扑的产生与交联剂的尺度有关。如果交联剂具有足

综述了液晶弹性体的结构、制备以及应用的研究现状, 介绍了液晶弹性体突出的物理性能,并对液晶弹性体的发展前景做了展望。

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够长的链(有时甚至超越了聚合物骨链),链的一端

就可能伸出液晶层达到另一层,发生交联反应时层间就能被连接起来。假如交联剂链不够长(有时甚至短于介晶基元),则不够跨越两个临近的液晶层,交联反应只能在层内发生。网络拓扑的不同会导致某些性能的不同,Hanna和Stannarius对此作了比较后认为:当弹性体发生形变时,二维网络由于液晶层间没有连接,层可能彼此滑动,表现更象普通的液晶高分子;三维网络由于层间的连接,当某一层发生位移时,引起邻近层的改变,一方面层间相互约束阻止移动,另一方面同时产生层2层联动,发生连续扭曲,最终导致宏观上与二维网络不同的某些性能

。

[2]

[3]

都被要求通过了同一个十字路口　　　。也就是将多条交联链的链中段某部强制集于一点,等于是在原来的多个交联链的链中又交联了一次(利用了C的四面体结构)。我们可以想像起连接作用的中间C原子就像十字路口一样将面对很大的力,四面体结构遭到扭曲,可能容易发生断裂。1.2　单畴液晶

与液晶高分子相比,液晶弹性体结构的另一特点是可以得到液态单晶弹性体(liquidsinglecrystalelastomers)。一般通过化学交联直接得到的弹性体是多畴态(polydomain),体系中取向矢(director)排列混乱。1991年Finkelmann提出两步制备单畴液晶弹性体的方法:第一步,制备轻微交联的液晶高分子网络,并在外力场下取向(指向矢沿外力方向平行或垂直排列);第二步,,。如图3

[6]

[5]

。

图1　Fig.1　SchematicofdifferenttypesofLCEs:(a)mainchainLCEs;(b)sidechainLCEs;(c)combinedLCEs

图1中用圈做记号的地方是交联部分,可以是普通柔性交联剂,也可以是本身就具有液晶性或带有顺反异构结构的交联剂,一般以单链将两条聚合

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物链连接起来。最近国内学者张宝研等合成了具有四端烯键的交 …… 此处隐藏：11062字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……