《液晶高分子材料》专辑序言——老学科的新活力

正19世纪80年代后期,奥地利植物学家Reinitzer和德国物理学家Lehmann共同发现了液晶,创立了液晶科学。20世纪70年代,液晶显示技术实现了革命性突破,风靡全球。液晶高分子的研究始于1937年的生物高分子液晶,随即受到广泛关注,尤其是杜邦公司基于溶致液晶芳香族聚酰胺的液晶纺丝技术在1972年推出的Kevlar系列高性能纤维产品,极大地推动了液晶高分子的飞速发展。近几十年来,基于热致液晶芳香族聚酯的高性能工程塑料如雨后春笋般不断涌现,高性能液晶高分子结构材料也成为全球研究热点。同时,侧链高分子液晶、聚合物分散液晶、聚合物稳定液晶、全息聚合物分散液晶以及新型结构的高分子液晶、超分子液晶在显示、传感、防伪、数据存储和电子封装等领域的应用也成为高性能液晶高分子功能材料的研究亮点。其中让我们倍感骄傲的是,我国科学家周其凤院士于1987年设计、合成了甲壳型液晶高分子,为液晶高分子科学与材料的发展做出了原创性贡献。当前,液晶材料的高分子化、高分子材料的液晶化已成为化学、材料、光学工程和信息工程等相关学科的重要研究方向,尤其近期在光存储、5G通讯领域中的应用备受关注。     

柔性高分子/液晶体系的相分离

从分子场理论出发,推导出了spinodal方程和浓度效应引起的各向同性-各向异性转变方程.计算结果表明,在柔性高分子/小分子液晶的相图上除了具有经典的各向同性spinodal线以外,还存在鲜为报道的各向异性spinodal线,这两种不同的spinodal线通过各向同性-各向异性转变线连接在一起.在柔性高分子/小分子液晶的相图的不同区域中将会发生不同的相分离机理.这一体系的相平衡线不一定与spinodal线会聚于临界点.这些结果有助于我们深入了解高分子/液晶体系与一般高分子/溶剂或高分子/高分子体系不同的特殊性质,从而达到控制材料的结构与性能的目的.     

柔性高分子/小分子液晶混合物的自洽场理论

发展了柔性高分子/小分子液晶混合物连续自洽场理论，将小分子液晶模型化 为取向与位置无关的单体分子，小分子液晶间存在各向异性的Maier-Saupe相互作 用，该理论可还原成高分子和各向同性小分子组成的Flory-Huggins溶液理论和纯 液晶的Maier-Squpe液晶理论，通过数值解自洽场方程组，还将理论用于研究柔性 高分子/小分子液晶混合物相分离开界面性质，得到的结果与用Helfand格子界面理 论和MOnte Carlo模拟的结果一致。     

全息聚合物分散液晶的结构调控与性能

全息聚合物分散液晶(HPDLCs)是由富聚合物相与富液晶相周期性排列而成的结构有序高分子复合材料.HPDLCs通过单体/液晶复合体系的光聚合诱导相分离而形成,如何调控并定量化描述复合体系的光聚合反应动力学、凝胶化行为和相分离程度,进而获得结构规整、电光性能优异的HPDLCs是关键难题.专论概述了光引发体系、单体结构、纳米无机材料掺杂对HPDLCs结构及性能的影响.光引发阻聚剂通过引发和阻聚的竞争与协同,降低了光聚合反应速率、延迟了凝胶时间,促进形成衍射效率达90%的HPDLCs.超支化单体降低了复合体系黏度和光聚合反应速率,延迟了凝胶时间,促使形成衍射效率达94%、具有一维光子晶体结构的HPDLCs.丙烯酰胺单体优化了相分离结构,将HPDLCs的衍射效率提升至98%.纳米硫化锌掺杂在保持规整结构和高衍射效率的同时,大幅降低了HPDLCs的驱动电压.研究还确定了HPDLCs的相分离程度与凝胶时间的函数关系.构建兼具高衍射效率与低驱动电压的HPDLCs,推进其在彩色3D图像存储等领域的应用仍是重要课题.     

偶氮型液晶高分子的研究及应用

偶氮液晶高分子由于其具有特殊的光致异构和光致变色等光学性质,在光信息贮存材料、光开关材料和非线性光学设备材料等领域具有巨大的应用潜力,近年来得到了国内外研究者的广泛关注。本文概述了偶氮型液晶高分子的结构特征,详细介绍了主链型偶氮液晶高分子、侧链型偶氮液晶高分子、树枝状偶氮液晶高分子以及星型偶氮液晶高分子的研究现状及在光储存、光开关及光调制偏振片等方面的应用进展,指出了存在的问题和研究方向。     

聚合物 分散液晶体系的相分离结构对温度依赖性的研究

在不同温度下采用紫外光引发相分离法制备了聚合物分散液晶样品．用光学显微镜及扫描电镜研究了样品的相分离结构．采用对样品施加电压观察其微结构轮廓，或测量液晶微粒相变点的简单方法研究了聚合温度对相分离结果的影响．结果表明，在一定温度范围内，随着温度的增高，液晶微粒的平均尺寸趋于减小，而且形成的液晶微粒也逐渐变纯．作者给出了这些测试结果并进行了讨论．     

聚合物分散液晶膜

聚合物分散液晶膜是将液晶和聚合物结合,得到的一种综合性能优异的膜材料,液晶分子赋予了聚合物分散液晶膜显著的电光特性,使其受到了广泛的研究,并有着广阔的应用前景。而聚合物作为成膜材料,起着辅助但是重要的作用,其结构和固化过程是影响聚合物分散液晶膜电光特性的重要因素。本文简要综述了聚合物分散液晶膜的制备方法、电光特性的影响因素及研究手段。     

含Gemini表面活性剂的PVA分散液晶的微结构与性能

采用N,N'-二(十二烷基)-N,N,N',N',N″-五甲基-1,4,7-三氮杂双碘化氨为Gemini表面活性剂,液晶为4-正戊基-4'-氰基联苯(5CB),通过微胶囊法制备了聚乙烯醇(PVA)分散液晶薄膜,着重研究Gemini表面活性剂对PVA分散液晶薄膜的微结构、电光特性的影响.结果表明,加入Gemini表面活性剂仅略微增加了PVA与5CB液晶的相容性,PVA分散液晶仍保持较高的相分离程度,但是Gemini表面活性剂使液晶微滴尺寸明显变小,液晶相均匀分散地于PVA基体中,液晶指向矢构型由两极型变化为径向型,PVA分散液晶薄膜的对比度和响应速度明显提高,同时保持较低的驱动电压.     

聚合物分散液晶PMMA-5CB的制备及电光性能

以聚合引发相分离的方法制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基聚合物分散液晶(PDLC).通过差示量热扫描仪(DSC)、偏光显微镜(POM)对不同液晶5CB(4-氰基-4'-戊基联苯)含量的PDLC热力学行为和液晶分散状态进行了表征.在电压为0～30 V、波长为633 nm处,用紫外可见分光光度计(UV-Vis)对PDLC的电光性能进行了研究.结果表明当w(5CB)达到20%以上时,PDLC发生相分离现象;当w(5CB)=30%时,液晶的分散状态最佳,电光效应最强.     

相分离聚合法:(Ⅱ)二乙氨基乙基型共聚功能微球的合成

<正> 随着生物工程高技术的发展,功能高分子微球作为一类新的功能高分子材料已得到十分广泛的应用。然而关于最难以合成的粒径在微米级、粒度分布窄的高分子微球合成的报道至今仍很少。本文报道了用相分离法(即静止的分散聚合法)合成含有DEAE基团的高分子微球的研究。探讨了单体、交联剂、引发剂及聚合温度、聚合时间等聚合条件对生成微球的影响。相分离聚合法的特点是利用了随着在聚合过程中单体的逐渐聚合,分子量长大,聚合体与反应体系间相容性变差而最终分相成球的原理,因而所形成的微球粒度圆,粒径比较均一。与一般的分散聚合法相比不仅生成微球的粒径较大,且不需要搅拌,使反应装置得以简化。     

Study of the purifying affects of thermal annealing for polymer‐wall liquid crystal cells

The thermal annealing process was proposed to purify the pixel regions of a liquid crystal (LC) cell with polymer walls. This technique, based on thermal‐induced phase separation, successfully evicts the residual monomers from the LC volume and significantly improves electro‐optical properties of the polymer‐wall LC devices. The influence of the annealing process on the purity of LC‐rich domain and the electro‐optic properties of a LC cell was explored with a series of experiments. According to the experimental results, the annealing technique is extremely prospective for constructing flexible polymer‐wall LC display applications.     

Reaction-induced phase separation in rubber-modified epoxy resin

The phase separation mechanism,and structure development during curing of epoxy with a novel liquid rubber-ZR were investigated by time-resolved light scattering,optical microscope and differential scanning calonmetry (DSC) The mixture loaded with curing agent was a single-phase system in the early stage of curing.When the cure reaction proceeded,phase separation took place via the spinodal decomposition induced by polymerization of epoxy resin.This was supported by the characteristic change of light scattering profile with curing time.Cure reaction plays an important role in the progress of phase separation.The bigger the cure reaction rate is,the longer periodic distance will be.The overall two-phase structure was basically locked in when the conversion approached 80% estimated by DSC,and finally the co-continuous two-phase structure was successfully obtained.     

聚乙烯共混物的相容性及液-液相分离

综述了聚乙共混物的相容性及液－液相分离行为,介绍了关于液－液相分离研究两派不同观点的实验条件、实验现象和主要结论。     

Effect of Curing Process on the Dynamic Response of Polymer Dispersed Liquid Crystal Films

Summary: The time relaxation of the optical transmission of polymer-dispersed liquid crystal films was investigated after application of an electric rectangular pulse. These films, consisting of liquid crystalline microdomains dispersed in a polymer matrix, were obtained by polymerization induced phase separation using ultraviolet and electron beam curing techniques. The effects of the curing procedure and film thickness on the transmission properties were investigated. The electro-optical response was expressed via a hierarchy of order parameters. A good agreement between the experimental data and calculated transmission values was found.     

The influence of polyetherimide on gelation and phase separation in epoxy systems

In the process of curing under thermostatic conditions, the time dependence of active and reactive components of the dielectric permittivity of epoxy amine compositions that contain a thermoplastic substance is studied in a wide range of electrical frequencies. The times of gelation and vitrification are calculated from the dielectric data and the onset of the phase separation is identified. The curing behavior established by dielectric spectroscopy is confirmed by viscometry and optical microscopy. During the phase separation, the morphology of the precipitating phase differs between samples depending on the chemical nature of the curing agent.     

Polymerization-induced viscoelastic phase separation in polyethersulfone-modified epoxy systems

The polymerization-induced phase-separation process of polyethersulfone (PES)-modified epoxy systems was monitored in situ continuously on a single sample throughout the entire curing process by using optical microscopes, time-resolved light scattering (TRLS), scanning electronic microscopes (SEM), and a rheometry instrument. At specific PES content a viscoelastic transformation process of phase inversion morphology to bicontinuous was found with an optical microscope. The rheological behavior during phase separation corresponds well with the morphology development. Light-scattering results monitoring the phase-separation process of systems with final phase inversion morphology show a typical exponential decay procedure of scattering vector qm. The characteristic relaxation time of phase separation can be described well by the WLF equation.     

新型光活性串型液晶共聚物合成与表征

以对苯二甲酰氯,２ ,５ 二［４ （（Ｓ） ２ 甲基丁氧基） 苯甲酰氧基］ 对苯二酚和己二醇为单体,采用溶液共缩聚的方法,合成了一系列新的光活性串型液晶共聚物．共聚物通过ＧＰＣ、ＤＳＣ、ＴＧ、ＷＡＸＤ、偏光显微镜和旋光仪等方法表征．发现所有的共聚物加热至各自的熔点以上都能形成液晶态,在液晶态可以观察到沙地织构或破碎焦锥织构．通过变温Ｘ 射线衍射证明它们为手性近晶Ｃ（Ｓ＊Ｃ） 相．所有共聚物的熔点（ Ｔｍ） 和液晶态清亮点（ Ｔｉ） 随共聚物中己二醇用量的改变呈规律性变化．共聚物有很高的旋光性,在合成反应中旋光性保持．     

TSC study and electro‐optical properties of epoxy/acrylic polymer‐dispersed liquid‐crystal film in DICY thermal cure

We report on the structures and electro‐optical properties of epoxy/acrylic polymer‐dispersed liquid‐crystal (PDLC) films. A thermal stimulated current (TSC) analysis was used to investigate the physical structures of PDLC. In the TSC spectrum of PDLC, three relaxation peaks were observed: the glass transition of the liquid crystal, the glass transition of the polymer matrix, and the ρ transition. The ρ transition represents the discharge behavior of space charges, and its intensity increased as the curing time and content of the curing agent dicyandiamide (DICY) increased. The pre‐UV‐cured films with different DICY contents were thermally cured at 130 °C for various periods. The electro‐optical properties of PDLC, such as the contrast ratio and switching voltage, increased as the curing time of DICY, the content of DICY, or both increased. As the ambient temperature increased from 10 to 40 °C, the contrast ratio and switching voltage of PDLC gradually decreased. © 2001 John Wiley & Sons, Inc. J Polym Sci B: Polym Phys 39: 507–514, 2001     

混合条件对环氧有机土纳米复合材料插层剥离行为及性能的影响

采用X 射线衍射仪、透射电镜 (TEM )研究了混合条件 ,即混合温度和时间 ,对环氧 /16 烷基胺有机蒙脱土体系在固化前的混合物以及加入固化剂、促进剂固化后有机土的插层与剥离行为的影响 .同时采用拉伸试验机、冲击试验机和热机械分析仪测定了插层与剥离型纳米复合材料的物理力学性能 .从X 射线衍射看出 ,有机土很容易在混合过程被环氧所插层 .混合物经固化后可以形成插层型或剥离型纳米复合材料 .存在一个混合温度 时间 插层剥离转变的 3 T图 .只有在一定的混合条件的区域内才能形成剥离型纳米复合材料 .剥离型比插层型纳米复合材料具有较高的力学性能     

多官能度炔烃与叠氮化物的固化研究

采用差热扫描量热仪 (DSC)研究了不同分子量的端叠氮基聚乙二醇 (ATPEG)与N ,N ,N′,N′ 四炔丙基乙二胺及 1 ,1 ,1 三 (炔丙氧甲基 )丙烷的固化反应动力学 ,并利用FT IR跟踪了固化反应过程中特征基团的变化 .结果表明 ,ATPEG与N ,N ,N′,N′ 四炔丙基乙二胺固化反应的峰温及反应活化能均高于与 1 ,1 ,1 三 (炔丙氧甲基 )丙烷的固化反应 .增加ATPEG的分子量 ,升高了与多官能度炔烃的固化峰温 ,却降低了固化反应的活化能 .而采用扩链剂仅降低固化反应活化能 .