高分子凝聚态结构的教学探讨——以高分子液晶为例

高分子链的结构决定了聚合物的基本性能特点,而凝聚态结构与材料的性能有着直接的关系。本文以高分子液晶为例,通过梳理和归纳知识点的内在逻辑关系,将复杂离散的知识点划分为清晰明确的层次,形成思维导图,帮助学生理解和记忆。在教学过程中引导学生培养辩证思维和逻辑分析能力。帮助学生将课程内容内化为自己的知识体系,提高学习效率。

侧链高分子液晶的合成与应用

侧链高分子液晶是近年来出现的新型液晶材料，可以用加聚、聚合物改性、缩聚、开环聚合等方法合成，是优良的信息材料和气相色谱固定液。本文对侧链高分子液晶研究的历史、国际与国内的发展现状作了综合评述。

主链高分子液晶材料的困境及对策

本文从主链高分子液晶材料的结构特点出发，论述了其存在的缺陷，围绕消除液晶高分子材料缺陷的策略进行了述评。

高分子液晶的应用

简单介绍了高分子液晶的发展历史 ,对高分子液晶在纤维、塑料、复合材料、分离材料、信息材料及生物材料领域的应用作了较为详细的阐述。

偶氮苯和胆甾酯侧链聚硅氧烷高分子液晶固定液色谱分离二氯苯和甲酚异构体

将合成的含偶氮苯和胆甾酯侧链的聚硅氧烷新型高分子液晶用作毛细管气相色谱固定液,以蒽为样品进行测定,理论塔板数为3884。该固定液热稳定性良好,可于240℃以下使用。利用该色谱体系成功地分离了二氯苯异构体和甲酚异构体。

新的席夫碱型高分子液晶冠醚的合成

以4,4′-(α,ω-烷亚甲基二酰氧)二苯甲醛和二氨基二苯并-18-冠-6为单体,采用溶液缩聚方法,首次合成了一类新的席夫碱型高分子液晶冠醚。单体的结构通过元素分析、IR、1H-NMR和MS等方法确证,聚合物的性质采用GPC、DSC、TG、WAXD和POM等方法进行了研究。发现所有的聚合物加热到各自的熔融温度(Tm)以上都能形成液晶态,在液晶态可以观察到向列相的纹影织构和近晶相的焦锥织构。聚合物的熔融温度和各向同性温度(Ti)随聚合物分子中柔性间隔基的变化而变化,它们有较高的清亮点温度。

分子链构象变化对高分子液晶相行为的影响

聚肽高分子溶解在含有机酸的有机溶剂中可以在室温条件下形成液晶．随着温度的下降，体系中的酸分子会引起聚肽分子链发生由刚性螺旋结构向柔性无规线团结构的构象转变．这种转变将导致一个由液晶态向非液晶态的相变．在Ｆｌｏｒｙ格子理论和ＺｉｍｍＢｒａｇｇ理论的基础上，作者已提出了有关这一现象的理论解释，并通过引入一个与温度有关的库恩链长径比ｘｋ，使理论进一步完善，更切实际地解释聚肽液晶的相行为．此外，还讨论了不同分子刚柔性，不同高分子溶剂作用系数χ对液晶相行为的影响，以及研究了聚肽液晶的有序参数．

高分子液晶电流变流体的研究

研究以聚硅氧烷侧链高分子液晶作为分散相 ,制备均相的电流变流体 (ER流体 ) ,测试其在电场下表观粘度、剪切应力等流变学性质的变化。结果发现 :以硅油作分散介质 ,含6 6 7%的高分子液晶的流体 ,在剪切速率为 30 0s- 1时 ,电场强度 (E)从 0升至 2kV/mm ,流体的剪切应力从 2 0 0Pa·s上升至 540 0Pa·s ,表观粘度由 2 0 0 0mPa·s上升至 10 0 0 0mPa·s ,并且 ,流体在80℃时仍有很强的电流变效应 。

主链型高分子液晶向列相向错观察的进展

综述了主链型高分子液晶向列相向错在实验观察方面的进展。从纹影织构的观察和展曲、弯曲弹性常数相等条件下的二维曲率弹性理论出发探讨了向错结构的几何特征。简要涉及了弹性常数不相等对向错的影响、向错核心的本质和反转墙的观察；给出了拓扑强度ｓ高达４的高阶向错的实验观察结果；归纳出描绘向错周围指向矢场的主要实验方法：１）片晶装饰；２）条带织构装饰；３）表面微裂纹装饰。本文对上述方法进行了讨论和比较，列举了一些电子显微镜和光学显微镜照像的图例。

五种新型高分子液晶研究进展及应用前景

阐述了高分子液晶的形成条件,综述了纤维素液晶、甲壳素液晶、铁电液晶、盘状液晶、卤代液晶等五种新型高分子液晶材料的结构、性能及其应用前景,并对高分子液晶的发展方向进行了展望。

高分子液晶的表征

本文简要地综述了近年来在高分子液晶分类和表征方面的进展。高分子液晶的结构,尤其是近晶型中介相的各种变体的鉴别,是一个较为困难的问题,因而常常采用偏光显微镜、示差量热法、X-射线衍射和相容性判别等多种实验方法加以确认。

片晶装饰技术研究高分子液晶向列相的向错

采用片晶装饰技术和四氧化钉染色技术相结合在透射电镜下研究了热致性高分子液晶的向错结构，在一种热致性聚芳酯的冻结液晶态中观察到了向错强度分别为Ｓ＝±１／２和Ｓ＝±１的两类共六种的向错形态，以及每个向错与其相邻向错之间相互联结和相互作用的状态．

聚硅氧烷侧链高分子液晶电流变液体的性能研究

研究聚硅氧烷侧链高分子液晶配制成电流变液体的电流变效应 ,以获得高性能的电流变液体 ,应用德国RV2 0电流变仪测试性能。结果表明 ,该电流变液体 5 2℃ ,电场强度由零增至DC 2 0 0 0V/mm ,剪切速率为 30 0s-1时 ,剪切应力由 2 0 0Pa增至 5 4 0 0Pa ,表观黏度由 2 0 0mPa·s增至 10 0 0 0mPa·s;剪切速率为 4 0 0s-1时 ,剪切应力由 2 0 0Pa增至 6 30 0Pa,表观黏度由 2 0 0 0mPa·s增至 76 0 0mPa·s ;剪切速率为 5 0 0s-1时 ,剪切应力由 2 75Pa增至 6 80 0Pa,表观黏度由5 0 0mPa·s增至 90 0 0mPa·s。 77℃时 ,同样条件下 ,剪切速率为 5 0 0s-1时 ,剪切应力达 80 0 0Pa,具有更高的剪切应力 ,说明温度适应性较强。

聚硅氧烷侧链高分子液晶的表征

合成了以４－烯丙氧基苯甲酸－４－甲氧基苯酚酯及烯丙基胆甾醇醚单独或同时作为液晶基元的侧链聚硅氧烷液晶。用偏光熔点仪、ＤＳＣ和Ｘ射线衍射分析，对侧链聚硅氧烷液晶的液晶性及其受热相转变行为进行了研究。

聚硅氧烷类侧链型高分子液晶的合成与表征

合成了对－（４－烯丙氧基苯甲酰氧基）苯甲酸联苯酚酯，将其与聚甲基氢硅氧烷反应得到侧链型液晶聚硅氧烷．用红外及１Ｈ－ＮＭＲ方法证实了所合成的单体及聚合物的结构．从ＮＭＲ谱上得出，聚合物含有１７．６％的α－加成侧链，与作者不久前提出的液晶聚硅氧烷一般都含有一定比例的α－加成侧链的推测相吻合．此外还用热台偏光显微镜方法研究了单体与聚合物的相行为．

聚砜与高分子液晶共混超滤膜的研制

将聚砜与高分子液晶以溶液法共混 ,采用L -S相转换法制膜。考察了相关制膜参数如溶剂、高分子液晶的浓度、聚砜的浓度、添加剂的用量、蒸发温度和蒸发时间等对超滤膜性能的影响。

高分子液晶材料及应用

阐述了高分子液晶材料的定义,结构特征以及多种分类方法,并介绍了高分子液晶材料的性质及应用。

高分子液晶条带织构的计算机模拟

首先建立了描述液晶畸变的Frank自由能的向量形式与张量形式之间的关系 ,由此得到了Frank弹性常数与描述液晶相变的取向序参量Sij的一阶空间导数的展开系数间的关系 .结合包括Landau deGennes取向自由能、Maier Saupe各向异性相互作用自由能和Frank自由能的液晶自由能泛函 ,用原胞动力学方法对关于Sij的Ginzberg Landau方程进行了数值求解 .在弯曲弹性常数远小于展曲弹性常数的前提下 ,模拟了二维液晶在剪切松弛下条带织构的形成及其小角光散射图样 ,考查了初始剪切速率的影响 .结果发现 ,由于弯曲弹性常数远小于展曲弹性常数 ,使纵向的展曲形变松弛速率远比横向的弯曲形变松弛速率迅速 ,从而导致纵向的条带结构的形成 ;初始剪切速率增大 ,开始出现条带织构的诱导时间减小且条带的特征尺寸变小 ,与实验结果一致 .

制膜参数对含有高分子液晶超滤膜结构的影响

研究了高分子液晶浓度、添加剂含量、蒸发温度和蒸发时间四种制膜参数对含有高分子液晶的聚砜超滤膜结构的影响 .结果表明 ,除添加剂含量外 ,其他制膜参数都是通过改变初生态膜 (液态膜 )表层聚合物浓度影响膜表层孔径及孔隙率 .在一定范围内 ,高分子液晶浓度增加 ,膜表层孔径减小、孔隙率增加 ,超过此范围则结果相反 .添加剂浓度的增大 ,使膜的孔隙率升高 ,而且使膜内部指状孔长度增加。

高分子液晶毛细管色谱柱的制备及性能评价

合成了三种聚硅氧烷侧链型高分子液晶，用静态法将它们分别涂渍在经预处理的玻璃毛细管柱上，制成高分子液晶气相色谱柱．测定了色谱柱的柱效及其随载气流速、测试柱温的变化，以及对多环芳烃同分异构体的分离选择性．测试结果表明，其中两种色谱柱具有良好的分离性能．