自从 50 多年前液晶聚合物 (LCP) 出现以来,该领域一直是一个相对年轻的学科。但该领域的研究还处于较低水平,理论研究较为狭窄,LCP还存在一些不足,需要进一步完善。总体而言,液晶聚合物材料面临着几个共同的挑战。
(1)成本高
LCP作为功能材料,具有许多突出的优点。然而,阻碍其广泛应用的主要因素是其高成本,这主要是由于昂贵的单体和溶剂。因此,对于LCP合成行业来说,寻找相对便宜的原材料是当务之急。随着对低成本材料和聚合物-LCP 共混物的持续研究,LCP 最终可能取代一些目前使用的金属和非金属材料。例如,天然高分子纤维素如果溶解在合适的溶剂中或改性成合适的衍生物,可以扩大天然高分子液晶的应用范围。此外,将 LCP 与低成本聚合物混合可以显着降低材料成本,同时最大限度地减少性能损失。随着研究的进展、生产规模的扩大和合成工艺的改进,这一问题有望逐步得到解决。
(二)研究水平低
国际上: Flory(使用晶格模型理论)和 Bosch(使用分子理论方法)等研究人员已经探索了 LCP 的行为。工业方面,自20世纪90年代以来,LCP以前所未有的速度发展,美国、日本、欧洲等地区竞相开发LCP和工业化生产,新品种和应用领域不断拓展。
国内(中国): 中国的LCP研究始于20世纪70年代初,与其他国家相比相对较晚。尽管取得了重大理论成果,部分达到世界领先水平,但由于各种原因,工业化进程仍远远落后于美国、日本、德国。到20世纪90年代中期,中国仍然缺乏工业规模的LCP生产设施,仅依靠小规模的实验装置。此外,中国的LCP研究团队较为分散,导致迄今为止很少有成功的中试成果。
(3)复杂加工
LCP的加工过程非常复杂,极大地限制了其研究和开发。综上所述,LCP作为一种相对较新的材料,目前还没有被完全了解。然而,随着理论理解的提高,它们的应用不断扩大。可以肯定的是,作为一个交叉学科领域,LCP材料科学将在高性能结构材料、信息存储材料、功能薄膜、非线性光学材料等方面发挥越来越重要的作用。
随着我国LCP研究的不断深入、现代化建设对先进材料的需求不断增长以及高新技术产业规模的扩大,LCP的发展预计将越来越受到国家主管部门和企业的支持和重视。因此,在相对较短的时间内,中国在LCP的合成、加工和商业应用方面有可能赶上美国、日本和欧洲的先进水平。