Введение к работе
Актуальность темы. Исследование полимерных жидких кристаллов представляет большой научный интерес как с точки зрения общей теории жидкокристаллического (Ж) состояния вещества, так и для разработки новых материалов, обладающих комплексом ценных физических свойств.
Среди Ж полимерных систем особое место занимают гребнеобразные полимеры, в которых боковые мезогенные группы связаны с основной полимерной цепью гибкой развязкой. Несмотря на определенную независимость полимерных цепей и мезогенных фрагментов, поведение таких систем в существенной степени определяется их взаимным влиянием. Выявить это взаимное влияние позволяет использование внешних полей. При этом существует возможность воздействовать либо на основные цепи макромолекул, реакция которых в существенной мере определяется степенью упорядочения связанных с ней боковых мезогенных групп, либо, на боковые мезогенные группы, образующие Ж-фазу, характер отклика которых зависит от их связи с основной полимерной цепью.
На сегодняшний день накоплен большой экспериментальный материал, касающийся особенностей реологического поведения линейных ЖК-полимеров, проявляющихся в условиях деформации сдвига. С другой стороны установлено, что процесс переориентации ЖК-полимеров в электрическом и магнитном полях существенно связан с их полимерным строением, так как характеристические времена процессов переориентации директора, найденные для линейных ЖК-полимеров, существенно выше, чем в низкомолекулярных системах. Однако, вопрос о соотношении между реологическим поведением Ж, в частности гребнеобразных полимеров, в потоке и процессами, контролирующими переориентацию нематичес-кого директора в- условиях электромагнитных воздействий до сих пор не исследован.
С другой стороны, Ж-состояние полимеров создает условия для получения, с их участием таких смесевых полимерных композиций, в которых наряду с эффектом упрочнения достигается снижение вязкости за счет образования слоевых анизотропно упорядоченных- структур. Такой эффект хорошо известен для линейных ЖК-полимеров. Что же касается гребнеобразных систем, то вопрос
влияния их химического строения на структуру смесевых композиций в процессах вязкого течения остается открытым.
Цель работы заключается в решении вопросов о соотношении между реологическим поведением гребнеобразных полимеров в потоке и процессами, контролирующими переориентацию нематическо-го директора в условиях электромагнитных воздействий и о влиянии нематического упорядочения и собственно гребнеобразного строения макромолекул на морфологию и реологические свойства смесевых композиций. ' '
Научная новизна.
- Проведено систематическое исследование реологических
свойств гребнеобразных нематических полііакрилатов и приведены
экспериментальные доказательства существенного влияния ЖК-
упорядочения боковых мезогенных групп на реологическое поведе
ние таких систем.
На примере двух нематических полимеров с различным химическим строением мезогенных групп показано, что кинетика поворота директора подчиняется монодоменной модели переориентации, что легло в основу измерения коэффициентов вращательной вязкости ?j. '
Впервые для ЖК-полимеров проведено сопоставление реологических характеристик процессов вязкого течения и переориентации директора, что позволило сделать заключение о том, что процесс течения основных полимерных цепей контролирует переориентацию директора, индуцированную магнитным полем.
Впервые обнаружено, что реологические характеристики оказываются чуствительны не только к фазовому переходу из ме-зофазы в изотропный расплав, но и к слабым структурным изменениям в пределах нематической фазы, что находит отражение в существенном увеличении энергии активации вязкого течения и росте показателя степени ос в уравнении t)~Ha,
Использование гребнеобразных полимеров в качестве реологических добавок к термопластам на основе полистирола продемонстрировало возможность регулирования морфологии смесевых композиций. Основной реологический эффект достигается независимо от фазового состояния мезогенной добавки и определяется преимущественно химическим строением гребнеобразного полимера, который влияет на характер межфазных взаимодействий между компонентами смеси, и формой частиц дисперсной фазы.
Практическое значение работы заключается в том, что проведенное в ней сопоставление динамических характеристик гребнеобразных ЖК-полимеров в сдвиговом и магнитном полях следует принимать во внимание при разработке различных оптических устройств, записи и обработки информации на основе полимерных жидких кристаллов. Одновременно с этим исследование реологических свойств смесевых композиций может служить основой для разработки новых реологических модификаторов полимерных термопластов.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на XV Всесоюзном симпозиуме по реологии (Одесса, -1990), на 33-ем Макромолекулярном симпозиуме ИЮПАК (Монреаль, 1990), на международной школе-семинаре "Современные проблемы физической химии макромолекул" (Пущино, 1991).
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, постановки задачи, экспериментальной части, результатов и их обсуждения, выводов и списка цитируемой литературы (/^/наименований). Работа изложена на /^/страницах, содержит 59 рисунков, 5 таблиц.