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液晶高分子聚合物的类型、加工、应用综述

材料导报 2022年第S01期36卷 536-540页

作者：殷卫峰曾耀德杨中强张记明刘锐霍翠颜善银陕西生益科技有限公司国家电子电路基材研究中心陕西分中心陕西咸阳712000

液晶高分子(LCP),简单可分为溶致LCP、热致LCP,其在一定条件下以液晶相存在,有独特的分子取向,兼容高分子、液晶特性。LCP具有高耐热、高模量、低熔融粘度、极小的热膨胀系数、低介电损耗、高机械强度等优异的力学性能、介电性能、光学... 详细信息

液晶高分子(LCP),简单可分为溶致LCP、热致LCP,其在一定条件下以液晶相存在,有独特的分子取向,兼容高分子、液晶特性。LCP具有高耐热、高模量、低熔融粘度、极小的热膨胀系数、低介电损耗、高机械强度等优异的力学性能、介电性能、光学性能,可广泛应用于高频高速电子通讯、生物医用、复合材料等领域。与聚乙烯、聚丙烯等通用塑性聚合物相比,LCP成型工艺还不够完善,尚有许多问题亟需解决,如填料填充、加工温度、相容性等因素如何影响挤出成型产品性能,理论模型、循环加工次数、相容性等如何影响注塑成型产品性能,拉伸比、加热参数等如何影响纤维产品力学性能。此外,LCP在具体领域应用也存在较多问题,如印制电路板(PCB)加工、表面处理等如何对通信领域的信号产生影响,加工条件、自增强纤维化能力等如何对复合材料性能产生影响,以及生物医学、光学、记忆材料、导热等领域应用的可行性如何等。大量研究结果表明,LCP含量、剪切速率、加工温度、无机填料含量等因素对LCP挤出制品的模量、电阻率、相容性等有影响,增强材料类型、熔融粘度、LCP含量等因素能明显提高LCP复合材料的力学性能。通信领域,LCP在30~110 GHz的介电损耗角正切(D_(f))小于0.0048,进一步优化LCP的PCB加工参数、表面处理,制备的天线具有宽带宽、高效连接等优异性能;生物医用领域,LCP可作为抗原检测、传感器、神经网络的有效组件;复合材料领域,引入LCP、调节加工参数,可使复合材料的力学性能大幅提升。此外,LCP在记忆、光学、导热方面也有较多应用探索。本文对LCP分类进行了介绍,对LCP的挤出工艺、注塑工艺、纺丝工艺进行了说明,对LCP在通讯、生物医用、复合材料等领域进行了综述,并展望了该材料的发展前景。

关键词：液晶高分子复合材料聚合物基体

室温光致形变主链型交联液晶高分子纤维执行器

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高分子学报 2022年第11期53卷 1324-1331页

作者：黄鑫庞馨蕾秦朗俞燕蕾复旦大学材料科学系聚合物分子工程国家重点实验室上海200433

将分别含有偶氮苯和苯甲酸苯酯的2种液晶单体与伯胺进行迈克尔加成反应,得到分子量可控的主链型液晶低聚物.利用先熔融提拉、后自由基聚合的方法将低聚物制备成交联液晶高分子纤维.液晶单体与伯胺之间的扩链反应有效地降低了高分子网络... 详细信息

将分别含有偶氮苯和苯甲酸苯酯的2种液晶单体与伯胺进行迈克尔加成反应,得到分子量可控的主链型液晶低聚物.利用先熔融提拉、后自由基聚合的方法将低聚物制备成交联液晶高分子纤维.液晶单体与伯胺之间的扩链反应有效地降低了高分子网络的交联密度,进而降低纤维的玻璃化转变温度.同时,这种先拉伸、再聚合的方式将纤维的取向与交联过程分开,保证了纤维中的液晶基元沿拉伸方向呈规整排列.因此,取向后的交联液晶高分子纤维可在室温下实现可逆光致弯曲形变,其最大弯曲角度接近60°,且弯曲方向可以通过改变光照方向进行调控.这种形变幅度大、方向可控的主链型交联液晶高分子纤维有望推动光响应柔性执行器等领域的发展.

关键词：液晶高分子光致形变偶氮苯纤维

《液晶高分子材料》专辑序言——老学科的新活力

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应用化学 2021年第10期38卷 1211-1212页

作者：解孝林华中科技大学化学与化工学院能量转换与存储材料化学教育部重点实验室武汉430074

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... 详细信息

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。

关键词：液晶高分子聚合物分散液晶溶致液晶热致液晶光学工程高性能工程塑料芳香族聚酰胺液晶显示技术

高频柔性覆铜板用聚酰亚胺与液晶高分子改性研究进展

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塑料工业 2022年第7期50卷 26-31页

作者：张希彭忠泉张文祥刘述梅赵建青张世杰华南理工大学材料科学与工程学院广东广州510640 金发科技股份有限公司广东广州510663 广东石油化工学院材料科学与工程学院广东茂名525000

5G通信用高频柔性覆铜板(FCCL)的层间介质材料主要是聚酰亚胺(PI)和液晶高分子(LCP)薄膜,应用在5G通信领域时,PI较大的介电常数与介电损耗,会引起严重的信号损耗,通常采用引入多孔结构、大体积单元和低极化率基团等手段进行改性。LCP的... 详细信息

5G通信用高频柔性覆铜板(FCCL)的层间介质材料主要是聚酰亚胺(PI)和液晶高分子(LCP)薄膜,应用在5G通信领域时,PI较大的介电常数与介电损耗,会引起严重的信号损耗,通常采用引入多孔结构、大体积单元和低极化率基团等手段进行改性。LCP的介电性能明显优于PI薄膜,目前,对LCP的研究主要集中在其与铜箔的附着力差和柔韧性方面。本文重点介绍了FCCL用PI低介电改性和LCP表面改性方面的研究进展,并对高频下低介电高分子材料未来发展趋势进行展望。

关键词：聚酰亚胺液晶高分子介电性能柔性覆铜板改性

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液晶高分子的现状与发展

上海塑料 2022年第5期50卷 32-37页

作者：倪铭阳南京清研高分子新材料有限公司南京211500

液晶高分子由于具有独特的分子和相态结构而具有高强度、高模量和高耐热等一系列优异性能,也被称为“超高性能塑料”或“超级工程塑料”,也是5G时代不可或缺的材料之一。重点分析了近年来国内外液晶高分子的产需形势、产业布局、技术进... 详细信息

液晶高分子由于具有独特的分子和相态结构而具有高强度、高模量和高耐热等一系列优异性能,也被称为“超高性能塑料”或“超级工程塑料”,也是5G时代不可或缺的材料之一。重点分析了近年来国内外液晶高分子的产需形势、产业布局、技术进展、应用趋势、发展方向等,提出了液晶聚合物行业未来的发展方向和促进行业健康发展的措施和建议。

关键词：液晶高分子超高性能塑料产业布局工程塑料 5G材料

液晶高分子材料的新功能:微管执行器及其光控微量液体运动

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高分子学报 2016年第10期26卷 1281-1283页

作者：张希清华大学化学系北京100084

微量液体的精确操控在生物医药、液体传输等领域具有广泛的应用价值.目前,基于光诱导的毛细作用力操控液体的方法引起了人们极大的兴趣,因为这类方法在操控过程中无需特殊的光学装置和复杂的微组装过程.但是目前报道的方法只适用于少数... 详细信息

微量液体的精确操控在生物医药、液体传输等领域具有广泛的应用价值.目前,基于光诱导的毛细作用力操控液体的方法引起了人们极大的兴趣,因为这类方法在操控过程中无需特殊的光学装置和复杂的微组装过程.但是目前报道的方法只适用于少数特定的液体,并且驱动距离短、运动速度慢、局限于直线运动.最近,俞燕蕾等设计了一种新型结构的侧链液晶高分子材料,以此制备了液晶高分子微管执行器,可以通过不对称光致形变诱导毛细作用力,实现了光控各种类型液体按照设计的速度和方向运动,有望在可控微流体传输、微反应系统、微机械系统、芯片实验室等领域展现出巨大的应用价值.

关键词：液体操控液晶高分子光致形变执行器

SBS改性甲壳型液晶高分子的力学性能与形状记忆行为

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高分子材料科学与工程 2019年第1期35卷 75-83页

作者：万里鹰李爱妹吴聂易凡洪珍南昌航空大学材料科学与工程学院江西南昌330063

用溶液共混法将SBS分别改性甲壳型液晶高分子PBPCS、PMPCS、PDCHVT、Pbi PCS,得到4种共混改性薄膜材料。通过差示扫描量热分析法测试共混材料玻璃化转变温度及光学显微镜观察薄膜表面形貌,表明甲壳型液晶高分子与SBS属于不相容组分。动... 详细信息

用溶液共混法将SBS分别改性甲壳型液晶高分子PBPCS、PMPCS、PDCHVT、Pbi PCS,得到4种共混改性薄膜材料。通过差示扫描量热分析法测试共混材料玻璃化转变温度及光学显微镜观察薄膜表面形貌,表明甲壳型液晶高分子与SBS属于不相容组分。动态力学热分析(DMA)和力学性能测试表明,随着SBS含量的增加,改性薄膜的储能模量降低,但韧性增强,拉伸强度和断裂伸长率明显提高。DMA循环形状记忆测试表明,加入SBS改性后,PMPCS、Pbi PCS的形状记忆回复率有较大提高,SBS/PBPCS (5/5)、SBS/PDCHVT (5/5)薄膜有较好的综合形状记忆性能,其中SBS/PBPCS (5/5)长方形薄膜(25 mm×5 mm×0. 2 mm)拉伸强度为2 MPa,断裂伸长率为400%,形状记忆固定率为75%,形状记忆回复率为99%。

关键词：改性 SBS 液晶高分子力学性能形状记忆

液晶高分子诱导等规聚丙烯的结晶熔融行为及力学性能研究

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液晶高分子诱导等规聚丙烯的结晶熔融行为及力学性能研究

作者：丁律常州大学

学位级别：硕士

β晶型聚丙烯具有更好的抗冲击性能、更高的热变形温度,近年来,受到了研究者的广泛关注。添加β成核剂是目前工业上制备β晶型聚丙烯最常用的手段,然而现有无机或有机小分子β成核剂存在相容性差、成核效率低、易分解和毒性等不足。基... 详细信息

β晶型聚丙烯具有更好的抗冲击性能、更高的热变形温度,近年来,受到了研究者的广泛关注。添加β成核剂是目前工业上制备β晶型聚丙烯最常用的手段,然而现有无机或有机小分子β成核剂存在相容性差、成核效率低、易分解和毒性等不足。基于上述不足,本研究设计合成了一种带有侧基苯环的主链型液晶聚酯——聚苯基丁二酸联苯二氧己醇酯(PBDPS),将其与等规聚丙烯(iPP)熔融共混制备iPP/PBDPS复合材料。采用红外光谱仪(FT-IR)、核磁共振波谱仪(HNMR)对液晶聚酯的化学结构进行了表征;采用差示扫描量热仪(DSC)、广角X射线衍射仪(WAXD)、偏光显微镜(POM),研究了PBDPS对iPP结晶、熔融行为的影响及其复合材料的结晶动力学;采用变温WAXD、2D WAXS、旋转流变仪、扫描电镜(SEM),探究了PBDPS的诱导成核机理;采用万能试验机、热变形测试仪研究了PBDPS对iPP力学性能的影响。结果表明:(1)PBDPS是一种高效的聚丙烯β成核剂。iPP的β晶相对含量(k)随着PBDPS含量的增加而增加。在135℃等温结晶条件下,当添加4 wt%PBDPS时,k能达到最大值96.6%。PBDPS中的侧基苯环错位平行有序堆积,形成强烈的π-π相互作用。这种有序结构与β-iPP的晶胞参数具有良好的尺寸匹配关系,赋予了PBDPS优异的β晶诱导成核能力。通过控制PBDPS的添加量可以有效调控iPP的α、β晶相对含量,同时提高iPP的刚性和韧性。当添加4 wt%PBDPS时,断裂伸长率、悬臂梁冲击强度分别从183%、2.6 kJ/m提高到1443%、4.8 kJ/m,热变形温度从99.1℃增加到116.3℃。(2)PBDPS的相转变、流变行为表现出强烈的分子量依赖性。随着分子量Mn从5.2k增长至51.9k,液晶聚酯从近晶B相向近晶A相转变。同时,PBDPS的零剪切黏度η和分子量之间存在指数关系η∝M。PBDPS的成核效率和选择性也表现出强烈的分子量依赖性。当分子量为5.2k时,PBDPS诱导iPP形成α晶,而当分子量大于11.3k时,诱导形成β晶。随着PBDPS分子量的增加,k呈现先增后减的趋势。当添加2 wt%PBDPS时,k达到最大值86.1%。同样,通过控制PBDPS的分子量也可以调控iPP中α、β晶相对含量,改善iPP力学性能。分子量21.2k7.4k的PBDPS综合效果最佳,断裂伸长率、悬臂梁冲击强度分别从645%、3.0 kJ/m提高到1422%、5.0 kJ/m,热变形温度从99.3℃增加到113.5℃。(3)分别采用Avrami方程、Arrhenius方程分析了iPP/PBDPS复合材料的等温结晶动力学与等温结晶活化能。结果表明,PBDPS起到了高效的异相成核作用,降低了结晶活化能、半结晶时间t,大大加快了iPP结晶速率。并且iPP球晶尺寸减小、密度增大,晶体生长方式变为二维与三维生长方式并存。等温结晶过程中,当PBDPS添加量为4 wt%、结晶温度大于130℃时,k接近100%。Jeziorny法和莫志深法能很好的描述体系的非等温结晶动力学。随着PBDPS含量的增加、冷却速率的降低,k逐渐增加。当添加量为4 wt%、冷却速率为2.5℃/min时k达到最大值97.1%。

关键词：液晶高分子等规聚丙烯 β成核剂结晶行为成核机理

同方学位论文库评论

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响应性交联液晶高分子仿生致动器的研究进展

高分子学报 2021年第2期52卷 124-145,I0002页

作者：王格格张居中刘水任王向红刘旭影陈金周郑州大学材料科学与工程学院郑州450001

交联液晶高分子兼具液晶取向有序性和交联聚合物熵弹性等特点,能够以动态可调节和可逆的方式来模仿生物体的行为,在仿生器件、柔性机器人、智能表面、生物医药等领域具有良好的应用前景.本综述总结了近几年智能响应性交联液晶高分子在... 详细信息

交联液晶高分子兼具液晶取向有序性和交联聚合物熵弹性等特点,能够以动态可调节和可逆的方式来模仿生物体的行为,在仿生器件、柔性机器人、智能表面、生物医药等领域具有良好的应用前景.本综述总结了近几年智能响应性交联液晶高分子在仿生致动器方面的研究进展,从响应性交联液晶高分子的结构和驱动机理出发,讨论了响应性交联液晶高分子的合成工艺、制备技术和成型方法,以及响应性交联液晶高分子对光、热、磁、湿度的响应.此外,介绍了响应性交联液晶高分子致动器在柔性机器人、人工肌肉、微流体运输等领域的应用.最后,对响应性交联液晶高分子的发展前景进行了展望.这项工作主要讨论了响应性交联液晶高分子,旨在为具有新颖功能和更有挑战性的智能微型致动器提供新的设计思路.

关键词：液晶高分子合成方法成型技术刺激响应仿生致动器