高分子科学,以30年代H.staidinger建立高分子学说为开展.此后高分子化学,特别是高分子合成方面,有了飞跃的发展.与此同时,高分子物理化学也有相应的发展.60年代以来,研究重点转移到高分子物理方面,逐渐阐明了高分子结构和性质的关系,为高分子的理论和实际应用建立了新的桥梁。
高分子化学注重对高聚物合成以及性质的研究,而高分子物理则重点研究高聚物的结构与性能,二者相辅相成,近年来研究较多的高分子液晶材料就是两者结合的典范。
液晶现象是1888年奥地利植物学家F.Reintizer在研究胆甾醇苯甲酯时首先发现的。研究表明,液晶是介于液体和晶体之间的一种特殊的热力学稳定相态,它既具有晶体的各相异性,又有液态的流动性。小分子液晶的这种神奇状态引起了人们浓厚兴趣,现已发现多种液晶材料。这些主要是一些有机材料,形成液晶的物质通常具有刚性的分子结构,分子的长宽比例大于一,呈棒状构象,同时还具有在液相下维持分子某种排序所必需的凝聚力。这种凝聚力通常是由结构中的强极性基团,高度可极化基团或氢键提供。
这样人们自然会联想到具有这种结构的高分子材料。1937年Bawden和Pirie在研究烟草花叶病病毒时,发现其悬浮液具有液晶的特性。这是人们第一次发现生物高分子的液晶特性,其后1950年,Elliott 与Ambrose第一次合成了高分子液晶,溶致型液晶的研究工作至此展开。50年代到70年代,美国Duponnt公司投入大量人力才力进行高分子液晶发面的研究,取得了极大成就,1959年推出芳香酰胺液晶,但分子量较低,1963年,用低温溶液缩聚法合成全芳香聚酰胺,并制成阻燃纤维Nomex,1972年研制出强度优于玻璃纤维的超高强.高模量的Kevlar纤维,并付注实用,以后,高分子液晶的研究则从溶致型转向为热致型。在这一方面Jackson等作出了较大贡献,他们合成了对苯二甲酸已二醇酯与对羟基苯甲酸的共聚物,可注塑成型,这是一种模量极高的自增强液晶材料。同一时期其他国家也相继展开研究,此后高分子液晶的合成应用领域又出现一个新的高潮。
高分子液晶是介于液体和晶体之间的一种中介态,具有独特的性能。高分子液晶一般都具有高模量高强度,并且在其相区间温度时的粘度较低,且高度取向,利用这一特性进行纺丝,不仅可以节省能耗而且可以获得高模量高强度的纤维,用于做消防用的耐火防护服或各种规格的高强缆绳;另外,经过改性后的高分子液晶还可用于显示材料或信息记录材料;小分子胆甾型液晶已成功用于测定精密温度和痕量药品的检测,高分子胆甾型液晶材料在这方面的应用也正在开发之中。
从高分子液晶诞生到现在只有50多年的历史,是一门很年轻的学科。它的应用仍处于不停的开发之中。虽然高分子液晶已取巨大成就,但目前对它的研究仍处于较低的水平。Flory等用格子模型理论,Bosch等用分子理论方法高分子液晶的行为进行了探讨。但由于其门类纵多,欲找出一包罗万象,能解释一切液晶特性的理论模型的愿望,至今仍未实现,高分子液晶仍是功能高分子材料研究的一个热点。