Основные типы жидкокристаллических полимеров.
Важное достоинство подхода к созданию жидкокристаллических полимеров с точки зрения синтеза и сочетания разных свойств - возможность получения гомополимеров. То есть берется мономер, который способен образовывать цепочечную молекулу, например, за счет двойной связи, схематически изображенной здесь, и можно получить гомополимер, то есть полимер, молекулы которого состоят из одинаковых палочкообразных фрагментов, а можно делать сополимеры, сочетая два разных фрагмента, - они могут оба образовывать мезофазу, а могут немезогенные с мезогенными фрагментами сочетаться, и получается, что у нас есть возможность химически заставлять находиться в одной полимерной системе разнородные компоненты.
Важное достоинство и отличие полимерных жидких кристаллов от низкомолекулярных жидких кристаллов – возможность формирования стеклообразного состояния. Если посмотреть на температурную шкалу: у нас есть изотропная фаза при высоких температурах, при понижении температуры образуется жидкокристаллическая фаза (в этих условиях полимер выглядит как очень вязкая жидкость), а при охлаждении наблюдается переход в стеклообразное состояние. Эта температура обычно близка к комнатной температуре, либо чуть выше комнатной температуры, но это зависит от химической структуры. Таким образом, в отличие от низкомолекулярных соединений, которые либо жидкие, либо переходят в кристаллическое состояние, меняется структура. В случае полимеров эта структура оказывается замороженной в стеклообразном состоянии, которое может сохраняться в течение десятилетий, и это важно с точки зрения применения, допустим для записи хранения информации, мы можем изменить структуру и ориентацию молекулы, фрагментов молекулы и заморозить их при комнатной температуре. Это важное отличие и достоинство полимеров от низкомолекулярных соединений.
|
|
|
Структура и особенности свойств ЖК полимеров.
Так же как и низкомолекулярные жидкие кристаллы, ЖК полимеры образуют те же структурные типы мезофаз: нематики (N), смектики (S) и холестерики (Ch) с характерным для них расположением мезогенных фрагментов - наличием только ориентационного порядка в нематиках (рис. 3, а) и слоевого порядка в смектиках (рис. 3, б ). В холестерической фазе, образуемой оптически активными полимерами, реализуется спиральная структура, определяющая особые оптические свойства холестериков (рис. 3, в).
Основная особенность ЖК полимеров - их двойственная природа, позволяющая сочетать в едином материале свойства высокомолекулярных соединений (с их способностью к образованию пленок, стекол, волокон и покрытий) и мезоморфные уникальные свойства жидких кристаллов (которые, в свою очередь, обладают дуализмом свойств). В силу последнего обстоятельства двойственность свойств ЖК полимеров приобретает как бы особый гипертрофированный характер.
|
|
|
ЖК термотропные полимеры переходят в ЖК состояние выше их температуры плавления, Tпл или выше их температуры стеклования Tс (размягчения) (если исходный полимер не кристаллизуется). Эти температуры соответствуют нижней границе образования ЖК фазы, в то время как верхней границей является так называемая температура просветления (или изотропизации) Tпр , выше которой полимер переходит в изотропный расплав. Именно в температурном интервале Tс (или Tпл) - Tпр мезогенные фрагменты ЖК полимера самопроизвольно организуются, формируя определенный структурный тип мезофазы (N, S или Ch) в соответствии с молекулярным строением и молекулярной массой полимера. В случае лиотропных ЖК полимеров, образующихся в растворах, определенный структурный тип мезофазы реализуется при строго фиксированных значениях температуры и концентрации полимера в растворе, что обычно хорошо видно при изучении их фазовых диаграмм.
Использование ЖК полимеров основано на эксплуатации их высокоупорядоченной ЖК структуры, которая достаточно легко (хотя и медленно) поддается управлению с помощью различных методов внешнего воздействия с последующей фиксацией ориентированной структуры в твердом теле, предварительно заданной в ЖК фазе. Рассмотрим наиболее важные аспекты такого управления свойствами ЖК полимеров с точки зрения их применения.
Области применения.
Дата добавления: 2018-09-22; просмотров: 1332; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!