異方性液体(液晶)で膨潤した高分子ゲルの物性

各向异性液体（液晶）溶胀聚合物凝胶的物理性质

• 批准号: 11750779
• 负责人: 浦山 健治
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750779/
• 关键词: 高分子ゲル; 液晶; 膨潤; 液晶相転移; ポリマーネットワーク

高分子ゲルの異方性液体(液晶溶媒)中での膨潤挙動を調べることを目的とし、ポリブタジエンゲルを数種の液晶溶媒で膨潤させ、平衡膨潤度を温度を変数として測定した。測定には偏光顕微鏡を用い、系の相挙動も同時に観察した。用いた液晶の種類により、平衡膨潤の規模に大きな差がみられたが、以下の共通な性質が見い出された。(1)ゲル内部の液晶の相転移温度は外部の純液晶よりも約1℃程度低下する。(2)ゲル内外で液晶の相が異なる温度領域(ゲル内部はネマチック相、ゲル外部は等方相)では、平衡膨潤度は温度によらずほぼ一定に保たれる。(3)液晶の相転移温度近傍で、平衡膨潤度は温度変化に対し、規模は小さいながらも不連続に変化する。(1)については、ゲル内部に取り込まれている液晶の体積分率が液晶の種類によって大きく異なる事実に基づいて考えると、相転移温度の低下度はゲル網目による単なる不純物効果では説明できない。ゲル内部で液晶richな相が形成されるようなミクロ相分離構造などがその理由として推定されるが、現段階では推測の域を出ない。(2)については、液晶溶媒の相が異なっていることにより、ゲル内外での液晶溶媒の流出入が妨げられていると考えられる。(3)については、液晶溶媒がネマチック相-等方相転移することにより、ゲル網目に対する親和性が不連続的に変化したことに起因すると考えられる。不連続変化が小さいのは、ネマチック相が本質的にポリドメイン構造であるために巨視的には溶媒の異方性効果は小さく抑えられることに原因があると思われる。

为了研究聚合物凝胶在各向异性液体（液晶溶剂）中的肿胀行为，将多丁二烯凝胶用几种液晶溶剂肿胀，并使用温度作为变量来测量平衡肿胀。使用偏振光显微镜进行测量，并同时观察到系统的相行为。尽管根据所使用的液晶类型的平衡肿胀尺度有很大的差异，但发现以下常见特性：（1）与外部纯液体晶体相比，凝胶内部液晶的相变温度减少了约1°C。 （2）在温度区域中液晶相之间的内部和外部凝胶外部不同（列相是凝胶的内部，而各向同性相为凝胶的外部），无论温度如何，平衡肿胀几乎保持恒定。 （3）在液晶的相变温度附近，平衡肿胀不连续变化，尽管规模较小，但在温度变化方面。关于（1），考虑到凝胶内部液晶的体积分数取决于液晶的类型，因此相变温度的降低程度明显不同，因此无法通过凝胶网络的杂质效应来解释。其原因是一种微相分离结构，其中凝胶内形成了液晶富相，但在此阶段尚未推测。关于（2），人们认为液晶溶剂在相位上有所不同，从而防止液晶溶剂流动和退出凝胶内外。关于（3），据认为，液晶溶剂的列中异位相变会导致对凝胶网络的亲和力的不连续变化。较小的不连续性变化很可能是由于列前相本质上是多域的结构，并且溶剂的各向异性效应在宏观上保持小。

项目成果

K.Urayama et al.: "Phase Behavior of Nematic Liquid Crystal in Polybutadiene Networks"Chemical Physics Letters. 287. 342-346 (1999)

K.Urayama 等人：“聚丁二烯网络中向列液晶的相行为”化学物理快报。

De Sakar et al.: "Swelling Behavior of Poly(butadiene)Gels in Liquid Crystal Solvents"Liquid Crystals. (印刷中).

De Sakar 等人：“聚（丁二烯）凝胶在液晶溶剂中的溶胀行为”液晶（正在出版）。

M.De Sarkar et al.: "Swelling be havior of poly (butadiene) gels in liquid crystal solvents"Liquid Crystals. 27・6. 795-800 (2000)

M.De Sarkar 等：“聚丁二烯凝胶在液晶溶剂中的溶胀行为”Liquid Crystals 27・6 (2000)。