主鎖型液晶性高分子の折りたたみ鎖形態を利用した新規構造材料の創製

利用主链液晶聚合物的折叠链形态创建新型结构材料

基本信息

批准号：
09J03400
负责人：
石毛亮平
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

主鎖型液晶性高分子を一成分とする分子量分布を制御していないブロック共重合体からの,ミクロ相分離を利用した秩序構造の創製とその配向制御,及び主鎖形態が相分離周期構造へ及ぼす影響を評価することを目的として,奇数系BB-nの一種であるBB-5(3-Me)を液晶性セントラルブロック(Bブロック)とし,ポリメチルメタクリレート(PMMA)を非晶エンドブロック(Aブロック)とするABAトリプロック共重合体の合成し,そのモルフォロジーを調査した.BブロックのBB-5(3-Me)は溶融重縮合法により合成し,DSC測定及び広角X線回折(WAXD)測定から,高温から等方相,スメクチックCA相を示し,25℃で液晶状態がそのままガラス化することを確認した.また,^1H-NMR測定より,このBB-5(3-Me)は平均27量体であり,分子鎖両末端はOH基であることを確認し,分子量分散M_w/M_nはGPC測定結果より1.7であった.このBB-5(3-Me)のOH末端をブロモイソブチレート基に変換してマクロイニシエータを得て,MMAモノマーとこれを開始剤とした原子移動ラジカル重合により,目的のブロック共重合体を合成した.このブロック共重合体はM_n=15,000,M_w/M_n=1.5であった.小角X線散乱(SAXS)測定より,このABAトリブロック共重合体は,大きな分子量分散を持つにもかかわらず,規則正しいラメラ状のミクロ相分離構造を形成することを確認した.また,等方相より紡糸した後に液晶温度で十分に熱処理した繊維試料も同じ相分離構造を発現し,ラメラとBB-5(3-Me)の形成するスメクチック層の両者の層法線が一致することをWAXD及びSAXS測定より見出した.さらにSAXS強度プロファイルから液晶成分の形成するラメラ厚を評価したところ11.6nmであり,BB-5(3-Me)はラメラ中で3.5回折り返すと結論付けた.以上の結果より,液晶成分が相分離界面でタイトな折りたたみを形成することで,規則正しいラメラ構造が形勢されるのだと考えた.すなわち,タイトな折り返しによって均一な厚みのラメラを形成し得る主鎖型液晶性高分子を用いれば,分子量分散が大きい系からも精密なミクロ相分離構造を創製できることを示した.

为了使用与块共聚物分离的麦相聚，无法控制主链液晶聚合物的分子量分布作为一种成分，ABA三分质聚合物的形态是使用BB-5（3-me）合成的ABA三三分之一的形态，该形态是一种奇数BB-N（奇数型BB-N），如液体晶体中心（BB-5（BB-5末端块（一个块），并研究了这种形态。 BB-5（3-Me）的BB-5（3-Me）融化。通过冷凝法进行合成，DSC测量和广角X射线衍射（WAXD）测量结果显示出高温的各向同性和近晶型CA相，并直接在25°C下直接剥离液晶状态。此外， ^1H-NMR测量结果证实，BB-5（3-Me）平均为27mer，分子链的两端都是OH组，并且分子量分散体M_W/M_N从GPC测量结果中为1.7。将BB-5（3-ME）的OH端子转换为溴二丁酸基团以获得大诱发剂，并使用它作为引发剂获得MMA单体和原子转移。通过自由基聚合合成目标块共聚物。该块共聚物具有m_n = 15,000，m_w/m_n = 1.5。小角度X射线散射（SAXS）测量结果证实，尽管具有较大的分子量分散体，但该ABA三嵌段共聚物还是形成了常规的层状微相分离结构。此外，从各向同性相中旋转并在液体晶体温度下进行热处理的纤维样品显示出相同的相分离结构，并且由BB-5（3-ME）形成的层状和近晶层与WAXD一致。还从SAXS测量结果中找到了结果。此外，从萨克西州的强度曲线中评估了由液体晶体成分形成的层状厚度，并得出结论，层中BB-5（3-Me）折叠3.5倍。从上面的结果中，我们认为液晶成分在相分离界面处形成紧密的褶皱，从而产生常规的层状结构。换句话说，显示出使用主链液晶聚合物可以通过紧密的折叠形成均匀的厚度层状，即使是由具有高分子重量分散体的系统，也可以创建精确的微相分离结构。