3.7 高分子的液晶态(2)

   
    3.7.3 液晶的物理结构

    根据分子排列的形式和有序性的不同，液晶有三种不同的结构类型：向列型、胆甾型和近晶型（图3-56）。
              
     在向列型液晶中，棒状分子之间只是互相平行排列，按轴向取向，但分子重心的排列是无规的，只保存固体的一维有序性。例如聚对苯二甲酰对苯二胺的浓硫酸溶液和聚对苯甲酰胺的浓硫酸溶液，在常温下表现为向列型液晶的特性。
    胆甾型液晶的得名，是因为最初研究的一些具有这种中介相特征的化合物都是胆甾醇的衍生物，这种液晶中的分子链成层状排列。在每一层中，分子链平行排列成向列型，而相邻两层分子链排列方向依次有规则地扭转一定的角度，形成螺旋结构。两个取向相同的分子层之间的距离称为胆甾型液晶的螺距。它是表征胆甾型液晶的一个重要物理量。由于液晶中扭转的分子层的作用，当白色光经过胆甾型液晶时，反射光发生色散，透射光发生偏振旋转，使其具有彩虹般的颜色和极高的旋光特性。
    近晶型液晶是所有液晶中最具有接近结晶结构的一类。其分子排列保持着大量二维有序性。棒状分子依靠垂直于分子长轴方向的强有力的相互作用，互相平行排列成层状，但与分子轴垂直的平面内的周期性已被破坏。分子可以在本层内活动，但不能在各层之间运动。可以产生层片之间的滑动，而垂直于层片方向的的流动则很困难，所以其粘度呈现出明显的各向异性。近晶型液晶的光学性质与单轴晶体相似。
    由于高分子液晶所具有的特殊性质，使之得到了较广泛的应用。主要应用领域有：利用高分子的优异使用性能，提高液晶使用的方便性；利用液晶的流动性质和组装能力，加工高分子结构材料和新功能材料。如液晶纺丝技术。该技术利用了高分子液晶独特的流变性质，即在低剪切应力作用下具有高浓度、低粘度的性质。使用液晶溶液纺丝，解决了通常情况下高分子溶液高浓度必然伴随高粘度的问题。采用该技术可以获得高强度、高模量、综合性能优异的合成纤维。利用液晶态制备高强度纤维Kevlar是应用主链型液晶的一个范例，其化学组成为聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA）。它具有钢铁20倍的高强度，是用来制作防弹衣和风帆的首选材料。
（本节完，本章完）