Гели полиакрилонитрила и жидкокристаллические композиты на их основе

• Автор: Мащенко, Владимир Игоревич
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 114 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Фазовые переходы в системе полимер растворитель

1.1.1. Типы диаграмм фазового состояния полимерных систем

а. Кристаллическое разделение

б. Аморфное разделение

в. Сочетание отдельных типов фазовых равновесий

1.1.2. Фазовые переходы в системе ПАН растворитель

1.2. Полимерные гели

1.2.1. Способы образования и типы гелей

1.2.2. Термообратимые гели

1.2.3. Гели полиакрилонитрила
1.3. Жидкие кристаллы
1.4. Жидкие кристаллы в контакте с твердой поверхностью
1.4.1. Ориентация ЖК на подложке
1.4.2. Поверхностные взаимодействия на границе раздела твердое тело ЖК
а. Определение поверхностного натяжения на границе жидкость воздух
б. Определение поверхностного натяжения на границе твердое тело
воздух
в. Определение краевого угла смачивания
г. Определение поверхностного натяжения на границе твердое тело
жидкость
1.5. Жидкокристаллические композиты
1.5.1. Методы получения жидкокристаллических композитов
а. Введение ЖК в пористые материалы
б. Микрокапсулирование
в. Метод фазового разделения
г. Другие методы
1.5.2. Свойства жидкокристаллических композитов
а. Фазовые переходы ЖК в матрицах
б. Влияние электрического поля на ЖК в матрице
в. Преломление
г. Пропускание и рассеяние
1.5.3. Жидкокристаллические композиты на основе пористых материалов
Глава 2. Объекты и методы исследования
2.1. Объекты исследования
2.2. Методы исследования
Глава 3. Г ели на основе ПАН
3.1. Диаграмма фазовых состояний системы ПАН ПК
3.2. Структура гелей и ксерогелей
3.2.1. Зависимость структуры гелей от температуры гелеобразования
3.2.2. Структура ксерогелей
3.2.3. Получение и исследование ультратонких гелей
Глава 4. Поверхностные взаимодействия на границе ПАН
4.1. Углы смачивания пленок ПАН жидкими кристаллами
4.2 Межфазная энергия на границе ПАН воздух и ЖК воздух
4.3. Межфазная энергия на границе ПАН ЖК
Глава 5. Формирование и свойства жидкокристаллических
композитов
5.1. Разработка подходов к формированию жидкокристаллических композитов
5.2. Влияние структуры полимерной матрицы на фазовое поведение исследованных ЖК
5.2.1. Жидкокристаллические композиты с нематическим ЖК Н
5.2.2. Жидкокристаллические композиты с нематическим ЖК МББА
5.2.3. Жидкокристаллические композиты с нематическим ЖК
5.2.4. Жидкокристаллические композиты с холестерическим ЖК X
5.4. Оптические свойства жидкокристаллических композитов
5.5. Влияние электрического поля на ЖК в матрице
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Благодаря особенностям надмолекулярного строения и возможностям в широких пределах изменять параметры их структуры, полимерные гели нашли широкое практическое применение в тех случаях, где от материала требуется высокая пористость и высокая удельная поверхность. Примерами такого использования являются различного рода мембраны, фильтры, носители и поддерживающие системы для низкомолекулярных компонентов. Системы, образованные высокопористыми полимерными матрицами, заполненными низкомолекулярными фрагментами, обычно называют полимерными композитами. Одним из важных и интенсивно разрабатываемых в настоящее время направлений в области создания новых полимерных композитов является разработка на основе различных полимеров жидкокристаллических композитов, представляющих собой полимерные матрицы с введенными в них, в качестве отдельной фазы, жидкими кристаллами ЖК. В литературе имеется целый ряд примеров получения жидкокристаллических композитов на основе различных полимеров и создания на их основе различных устройств. Вместе с тем, практически отсутствуют данные об особенностях структурообразования в полимерных гелях на основе полиакрилонитрила ПАН и совсем отсутствуют данные об использовании пористых полимерных ПАНматриц для создания жидкокристаллических композитов, хотя ПАН, благодаря высокой полярности молекул, представляет несомненный интерес с точки зрения композитов. Актуальные проблемы, перечисленные выше, определили цель данной работы. Цель работы 1. Разработка подходов к созданию полимерных гелей с заданной структурой на основе ПАН сверхвысокой молекулярной массы. Изучение возможностей использования полученных материалов в качестве полимерных матриц в жидкокристаллических композитах. Задачи работы. Изучение процессов структурообразования и построение фазовой диаграммы в системе ПАН пропиленкарбонат ПК. Установление количественных корреляций между условиями получения гелей на основе ПАН и их структурой. Изучение особенностей формирования ультратонких полимерных гелей, пригодных для использования в качестве матриц. Исследование особенностей межфазных взаимодействий на границе ПАН ЖК в зависимости от химического строения и фазового состояния ЖК. Разработка способов введения ЖК в полимерную матрицу и изучение свойств полученных композитов. Научная новизна работы. Обнинском филиале НИФХИ им. Л . Я. Карпова. ЖК от размеров пор полимерной матрицы. Показано, что фазовое состояние, температура фазовых переходов, а также оптические и электрооптические свойства ЖК в матрицах на основе гелей ПАН существенно изменяются, по сравнению с соответствующими свойствами исходных ЖК. Подходы, разработанные для формирования жидкокристаллических композитов на основе ПАН, могут быть применены для получения систем, где в качестве матриц используются полимерные гели. ЖК в композите. Апробация работы. Результаты работы были представлены на 9ом и ом международных симпозиумах Перспективные дисплейные технологии, Москва, Россия, г. Ялта. Украина, г. Химволокна Тверь, Россия, , втором Всероссийском Каргинском симпозиуме Химия и физика полимеров в начале XXI века Черноголовка, Россия, , европейском полимерном конгрессе Эйндховен, Нидерланды, , ом Международном симпозиуме по макромолекулам ИЮПАК Пекин, Китай, . Глава 1. Фазовые превращения в полимерных растворах характеризуются большим разнообразием. Фазовые превращения в системах, содержащих полимер, подчиняются, в принципе, всем тем закономерностям, которые характерны и для систем из одних низкомолекулярных компонентов и, в первую очередь, правилу фаз 1. Различия заключаются только в кинетике установления фазовых равновесий, в некоторой специфике морфологии образующихся фаз. Эти отличия, хотя и не носят принципиального характера задающего совершенно иной подход к полимерным системам, однако значительно деформируют диаграмму состояния. Прежде всего, отличие полимеров от низкомолекулярных веществ по молекулярной массе. Это приводит к резкому смещению кривых фазового равновесия в сторону низкомолекулярного компонента. Также необходимо подчеркнуть малые скорости установления равновесия полимерных системах. Это объясняется не только малой подвижностью макромолекул, но и большой склонностью полимеров к стеклованию и высокой вязкостью застеклованной системы.