ブロック共重合体ミクロ相分離を利用したモノドメイン液晶エラストマーの新規調製法

嵌段共聚物微相分离制备单畴液晶弹性体的新方法

基本信息

批准号：
19H02770
负责人：
戸木田雅利
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

① 側鎖型液晶性高分子を一成分とするAB型ブロック共重合体(BCP)を合成した．本研究の特徴は，側鎖型液晶性高分子は，棒状メソゲンがスペーサーと端部で結合したend-on型が一般的であるところを，棒状メソゲンがスケーサーと側部で結合したside-on型側鎖型液晶性セグメントとした点にある．side-on型はend-on型よりも主鎖配向と液晶配向のカップリングがより強く，その強さは，スペーサー炭素数nが長くなるに伴い弱くなるという報告に基づき，配向カップリングがミクロ相分離界面に対する液晶配向とミクロ相分離挙動に及ぼす影響を調査した．いずれのBCPでも液晶セグメント主鎖は界面から垂直に伸びきっていた．一方，側鎖メソゲンはn = 6, 8のBCPでは，液晶はミクロ相分離界面に対して垂直に配向し，n = 10, 12のBCPでは液晶はミクロ相分離界面に平行に配向した．液晶セグメント体積分率φ = 70%での相分離形態はn=6,12でラメラ状，n=8,10でシリンダー状であり，液晶配向がミクロ相分離挙動に及ぼす影響とともに，BCPの体積組成とセグメント長さのアンバランスもラメラ状相分離をもたらしていると考えた．② 主鎖型ネマチック液晶を一成分とする液晶ブロック共重合体について，非晶セグメントの架橋したモノドメイン液晶エラストマー(MDLCE)を調製し，相転移に伴うミクロ相分離構造変化と伸縮挙動を検討した．液晶セグメント分子量1万，液晶体積分率64%のMDLCEは液晶配向方向に積層したジグザグ状のラメラ状ミクロ相分離構造を形成した．このMDLCEは液晶－液体相転移に伴い40%可逆に収縮した．ミクロ相分離構造は，ラメラ間隔25 nmは一定のまま，ラメラ法線の繊維軸から傾き角を56度から38度へと減少させた．試料の収縮率はミクロ相分離構造の変形で説明できた．

① 合成含有侧链型液晶聚合物作为一种成分的AB型嵌段共聚物(BCP)。本研究的特点是，侧链型液晶聚合物一般为end-on型，即棒状介晶在末端与间隔基键合，但侧链型液晶聚合物是在侧链上形成的。棒状介晶在侧面与间隔物键合的类型。要点在于它是侧链型液晶链段。在side-on型中，主链取向和液晶取向之间的耦合比end-on型中更强，并且根据报告，随着间隔碳数n增加，强度变得更弱，取向我们研究了液晶排列对相分离界面和微相分离行为的影响。在所有BCP中，液晶段主链从界面垂直延伸。另一方面，在侧链介晶为n = 6和8的BCP中，液晶取向垂直于微相分离界面，而在n = 10和12的BCP中，液晶取向平行于微相分离界面。界面。当液晶段体积分数 φ = 70% 时，相分离形态在 n = 6,12 时为层状，在 n = 8,10 时为圆柱形，我们认为成分和段长度的不平衡也会导致层状相分离。 ② 我们以主链向列型液晶为组分的液晶嵌段共聚物制备了具有交联非晶链段的单域液晶弹性体（MDLCE），并研究了相变引起的微相分离结构变化和拉伸行为．液晶链段分子量为10,000、液晶体积分数为64%的MDLCE形成沿液晶取向方向堆叠的锯齿状层状微相分离结构。由于液晶-液相变，这种 MDLCE 可逆地收缩了 40%。在微相分离结构中，片层垂直于纤维轴的倾斜角从56度减小到38度，而片层间距保持恒定在25 nm。样品的收缩率可以通过微相分离结构的变形来解释。