Жидкокристаллическое состояние концентрированных растворов цианэтилцеллюлозы (ЦЭЦ) в диметилформамиде (ДМФА)

Научная литература / Жидкокристаллическое состояние концентрированных растворов цианэтилцеллюлозы (ЦЭЦ) в диметилформамиде (ДМФА)
Страница 1

Жидкокристаллическое состояние растворов эфиров целлюлозы является в настоящее время предметом многочисленных исследований [1—5, 13]. Кроме общетеоретического эти исследования имеют и прикладное значение [6], поскольку в ряде случаев высокие механические свойства изделий из полимеров были получены благодаря легкой ориентируемости ЖК-растворов.

Настоящая работа посвящена исследованию структуры ЖК-растворов цианэтилцеллюлозы (ЦЭЦ) в ДМФА.

В работе использовали образцы ЦЭЦ высокой степени замещения (λ=270— 280), имеющие степень полимеризации ~300. Их синтезировали в лабораторных условиях согласно методике, описанной в работе [7], путем взаимодействия гидратцеллюлозы с акрилонитрилом в присутствии щелочного катализатора по схеме

Структуры растворов исследовали поляризационно-микроскопическим методом, методами рассеяния рентгеновых лучей и видимого света, а также методом поляризованной люминесценции. Переход в ЖК-состояние регистрировали на поляризационном микроскопе МБИ-6, оборудованном нагревательным столиком и фотоэлектрической приставкой. С этой целью растворы помещали в герметичные стеклянные кюветы толщиной 20 мкм. Скорость подъема температуры составляла 0,5 град/мин. За начало перехода жидкокристаллическое состояние — изотропный раствор при подъеме температуры принимали исчезновение пропускания света в скрещенных поляроидах, а при снижении температуры за начало обратного перехода — появление пропускания. Разница в определенных таким образом значениях температур составляла не более 1—2°. Картины дифракции поляризованного света регистрировали на микроскопе МИН-8.

Для определения параметра порядка в ориентированных сдвигом концентрированных растворах в них вводили люминофор, имеющий строение:

Содержание его от веса ЦЭЦ не превышало 0,02%. Компоненты поляризованной люминесценции регистрировали на приборе, описанном в [9]. Рентгеновские исследования проводили на аппаратах ВИП-2 и ДРОН-1 с фотографической регистрацией картины рассеяния, в камерах с плоской кассетой. Использовали γ-излучение, фильтрованное Ni (длина волны А= 1,54-10~10 м). Растворы помещали в плоскопараллельные кюветы толщиной 1,8 мм, окно кюветы заклеивали с обеих сторон слюдяными пластинами толщиной ~20 мкм.

Установленная зависимость начала перехода в ЖК-состояние от температуры приведена на рис. 1. Видно, что этот переход имеет место при сравнительно высокой (>30%) весовой доле полимера в растворе, что является характерным для производных целлюлозы [1—4] и может быть интерпретировано как следствие их пониженной жесткости по сравнению с полибензилглутаматом или полибензамидом, растворы которых обнаруживают ЖК-порядок при более низких концентрациях [5, 8].

Наблюдения с помощью поляризационного микроскопа показали, что при снижении температуры раствора на ~5° ниже температуры начала перехода в ЖК-состояние анизотропные области заполняют весь объем раствора (рис. 2,а). Данные дифракции поляризованного света свидетельствуют об образовании сферолитов со средним диаметром ~10 мкм (рис. 2, б).

ЖК-растворы ЦЭЦ оказались весьма чувствительными к воздействию сдвигового механического поля. На рис. 2, в приведена видимая в поляризационный микроскоп полосатая структура раствора после сдвиговой деформации. Ее проводили, помещая раствор на предметное стекло, многократным сдвигом покровного стекла в одном направлении. Если концентрация раствора была 38% и выше, возникающая полосатая структура сохранялась при комнатной температуре после испарения растворителя. Расстояние между соседними полосами составляло 3-10-5 м.

Для картины дифракции поляризованного света, снятой от этой структуры при поляризации, характерна (как и для совершенных сферолитов [10]) малая интенсивность рефлекса нулевого порядка, а также двукратное уменьшение числа видимых в поляризационный микроскоп полос при отклонении оси деформации от плоскости поляризации падающего света (рис. 3). Определение знака двойного лучепреломления ориентированных пленок ЦЭЦ, полученных сдвигом ЖК-раствора и последующим испарением растворителя показало, что направление оси преимущественной ориентации сегментов полимера совпадает с направлением сдвиговой деформации, т. е. молекулы ориентированы перпендикулярно видимым в микроскоп полосам. В этом и заключается характерное отличие исследованных растворов от обычных нематических холестериков.

Страницы: 1 2 3

Смотрите также

Свойства и структура воды
...

Нефть - кровь промышленности
...

Технология неконцентрированной азотной кислоты
Азотная кислота по объему производства занимает среди других кислот второе место после серной кислоты. Все возрастающий объем производства HNO3 объясняется огромным значением азотной кислот ...