CC BY
8ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ, Серия Б, 2002, том 44, № 8, с. 1455-1456
ПИСЬМО В РЕДАКЦИЮ
УДК 541(64+15):536.4
ОСОБЕННОСТИ ТЕРМИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ХОЛЕСТЕРИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ, ПОДВЕРГНУТЫХ ВОЗДЕЙСТВИЮ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
И у-ОБЛУЧЕНИЯ1
© 2002 г. О. А. Отмахова, Т. И. Сычева, А. С. Мерекалов, Р. В. Тальрозе, Н. А. Платэ
Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук
119991 Москва, Ленинский пр., 29
Поступила в редакцию 11.12.2001 г. Принята в печать 11.04.2002 г.
Термотропные ЖК-сетки представляют собой сравнительно новый класс материалов, анизотропные свойства которых сочетаются с уникальными механическими свойствами [1-7]. Существуют различные способы создания сшитых ЖК-структур, а именно, химическое сшивание с участием сшивающего агента, образование сшивки под действием УФ-излучения и у-лучей. В отличие от детально исследованных поли- и монодоменных сеток немати-ческого строения, существенно меньше внимания до настоящего времени уделяли холестерическим
—(СН2-СН)Х--(СН2-СН) —
уС=0 ^С-0
CholOOC—(СН2)5-0 НО—(СН2)2—О
материалам, в которых локальный нематический порядок сочетается со спиральным упорядочением ЖК-директора. В настоящей работе мы сообщаем о существенном влиянии раскрутки холесте-рической спирали и перехода полидомена в монодомен, индуцированного магнитным полем, на температуру изотропизации холесгерических полимерных сеток, получаемых в результате радиационного облучения быстрыми электронами или у-лучами пленок линейного сополимера, структура которого приведена ниже.
—(СН2-СН) —
о=с
где и = 4, х = 0.18, у = 0.05, г = 0.77. Сочетание CN-бифенильных и холестеринсодержащих звеньев в цепи сополимера обеспечивает образование холестерической мезофазы, описанной в работе [4] для сополимеров подобного строения, а присутствие сравнительно небольшого количества звеньев 2-гидроксиэтилакрилата создает условия для существенного понижения гель-дозы, необходимой для формирования сетки в условиях радиационного сшивания подобных полимеров [5].
1 Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (код проекта 99-03-33411а), фонда INTAS (фант 96-1401) и программы "Ведущие научные школы" (проект 00-15-97358).
E-mail: alexis@ips.ac.iu (Мерекалов Алексей Сократович).
В результате приложения магнитного поля (11 Тл) к указанному сополимеру при температурах выше температуры стеклования происходит раскрутка холестерической спирали в полидоменном образце и полидомен-монодоменный переход, фиксируемый по появлению прозрачности в исходно светорассеивающем образце и характерной текстуррентгенограмме. Последняя свидетельствует об образовании индуцированной магнитным полем нематической фазы с преимущественной ориентацией директора вдоль направления приложенного поля. Облучение исходных полидоменных холесгерических пленок и пленок с раскрученной магнитным полем холестерической спиралью быстрыми электронами или у-лучами при комнатной температуре (ниже температуры стеклования) формирует сшитую
1456
ОТМАХОВА и др.
Гель-фракция, %
Доза, Мрад
Рис. 1. Зависимость содержания гель-фракции от дозы для у-облученного сополимера с М = - 4.5 х 10 .1 - исходный образец, 2 - образец после ориентации магнитным полем.
Доза, Мрад
Рис. 2. Зависимость температуры перехода в изотропную фазу Тт от дозы облучения для исходного (У) и ориентированного (2) образцов.
структуру в указанных материалах. В качестве примера на рис. 1 дана зависимость количества гель-фракции от величины дозы у-облучения для образца с М = 4.5 х 104. Хорошо видно, что с увеличением дозы доля гель-фракции идентичным образом возрастает как в полидоменном, так и в монодоменном образцах. Одновременно с этим хорошо видно (рис. 2), что температура перехода из ЖК- в изотропное состояние в частично сшитых системах существенно зависит от структуры исходного образца (поли- или монодоменной), хотя температура изотропизации исходных необлу-ченных образцов полностью совпадает.
Как видно из рис. 2, при малых дозах появление элементов сшитой структуры приводит к некоторому понижению температуры изотропного перехода Тт исходно ориентированной системы и к значительному падению Тт исходно полидоменного (холестерического) образца. Можно полагать,
что при низком содержании гель-фракции в линейном сополимере сшитые структуры играют роль дефектов, понижающих температуру перехода. Однако дальнейшее повышение содержания гель-фракции ведет к постепенному увеличению 7^, причем при более чем 60%-ном ее количестве в случае раскрученного и ориентированного магнитным полем образца холесгерика Тт после облучения становится заметно выше соответствующей температуры в исходном линейном сополимере. Одновременно с этим следует подчеркнуть, что Тиз облученных образцов в широком интервале содержания гель-фракции всегда существенно выше для исходно ориентированных систем по сравнению с полидоменными.
Отметим, что рост Тт с увеличением степени сшивания был теоретически предсказан Warner для нематических сеток [6] и экспериментально наблюдался нами при малых степенях сшивания сополимеров нематического строения [7]. Однако эффект влияния исходной макроскопической ориентации на Тт обнаружен впервые именно для холестерического, а не нематического сополимера. Однозначного объяснения этого эффекта на сегодняшний день нет, но можно предположить, что дополнительный вклад эластической составляющей свободной энергии, связанный с фиксацией раскрученной спирали и монодоменной структуры в процессе сшивания, и является причиной сдвига температуры фазового перехода в сторону более высоких температур. Для подтверждения выдвинутой гипотезы мы предполагаем провести серию экспериментов по исследованию сдвига температуры фазового перехода как функцию степени закру-ченносги холестерической спирали в сшитых ориентированных холестерических пленках.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Terentjev EM. //J. Phys., Condens. Matter. 1999. V. 11. № 1. P. 239.
2. Kundler I., Finkelmann Н.Ц Macromol. Chem. Phys. 1998. V. 199. № 3. P. 677.
3. Zubarev ЕЯ., Talroze R.V., Kuptsov SA., Mere-kalov A.S., Yuranova TJ., Plate NA., Finkelmann H. // Liq. Cryst. 1999. V. 6. № 4. P. 1531.
4. Shibaev V.P., Talroze R.V., Korobeinikova IA., Plate NA. // Liq. Cryst. 1989. V. 4. № 5. P. 467.
5. Зубарев E.P. Дис. ... канд. хим. наук. М.: ИНХС РАН, 1996.
6. Warner М., Gelling К., Vilgis Т. // J. Chem. Phys. 1986. V. 19. № 12. P. 4008.
7. Зубарев Е.Р., Тальрозе Р.В., Платэ H.A. // Высо-комолек. соед. А. 1997. Т. 39. № 6. С. 1031.
ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ Серия Б том 44 № 8 2002
