液晶エラストマーの構造と力学物性に見る液晶性と高分子性の融合

主鎖型高分子をベースとしたスメクチック液晶エラストマーおよびネマチック液晶エラストマーを調製し、その昇降温に伴う伸縮挙動を調査した。スメクチック液晶エラストマーはスメクチック層構造が存在する限り層方線方向の主鎖の並進運動が規制されるため、エラストマーが等方液体へと転移する過程で急速に収縮する。示差走査熱量測定で決定した相転移温度以下まで昇温した後に降温すると伸張する。ネマチック液晶エラストマーは昇温に伴い、ネマチック液晶温度領域で連続的に収縮する。この実験結果は液晶状態にある高分子鎖の形態を議論したド・ジャン-ワーナー理論で説明できた。実験結果から得られる鎖の曲げの弾性定数は、中性子散乱から得られたネマチック液晶ポリエステルのデータから算出されるものとほぼ一致するものであった。主鎖型液晶高分子を架橋すると等方液体-液晶相転移エンタルピーが著しく低下することが問題となる。その問題を解決するために新規架橋剤を設計、合成して架橋に用いた。その結果、従来用いてきた芳香族系架橋剤よりも脂肪族架橋剤を用いたほうが液晶化度の低下は小さくなった。また、配向した後に架橋する方法として、本研究で用いている液晶性ポリエステルと類似の構造を有するポリエチレンテレフタレートの架橋に用いられていたベンゾフェノン化合物を主鎖中に導入し架橋を試みた。しかし、ベンゾフェノン骨格の反応性が低く、有効な架橋構造を得ることができなかった。

主鎖型高分子をベースとしたスメクチック液晶エラストマーおよびネマチック液晶エラストマーを調製し、その昇降温に伴う伸縮挙動を調査した。スメクチック液晶エラストマーはスメクチック層構造が存在する限り層方線方向の主鎖の並進運動が規制されるため、エラストマーが等方液体へと転移する過程で急速に収縮する。示差走査熱量測定で決定した相転移温度以下まで昇温した後に降温すると伸張する。ネマチック液晶エラストマーは昇温に伴い、ネマチック液晶温度領域で連続的に収縮する。この実験結果は液晶状態にある高分子鎖の形態を議論したド・ジャン-ワーナー理論で説明できた。実験結果から得られる鎖の曲げの弾性定数は、中性子散乱から得られたネマチック液晶ポリエステルのデータから算出されるものとほぼ一致するものであった。主鎖型液晶高分子を架橋すると等方液体-液晶相転移エンタルピーが著しく低下することが問題となる。その問題を解決するために新規架橋剤を設計、合成して架橋に用いた。その結果、従来用いてきた芳香族系架橋剤よりも脂肪族架橋剤を用いたほうが液晶化度の低下は小さくなった。また、配向した後に架橋する方法として、本研究で用いている液晶性ポリエステルと類似の構造を有するポリエチレンテレフタレートの架橋に用いられていたベンゾフェノン化合物を主鎖中に導入し架橋を試みた。しかし、ベンゾフェノン骨格の反応性が低く、有効な架橋構造を得ることができなかった。