Жидкокристаллическое состояние полимеров. Волокна

25
дальний порядок в жидкокристаллической структуре реализуется только в одном или
двух измерениях. Как правило, жидкокристаллическое состояние характерно для
жёстких молекул с высокой степенью анизотропии в молекулярной структуре.
Различают следующие типы организации жидкокристаллической (мезо)фазы:
холестерическая, смектическая, дискотическая и нематическая. Нематическая
мезофаза имеет дальний порядок лишь в одном измерении, представляет собой
ориентированные в одном направлении стержни. Дискотическая мезофаза
представляет собой упорядоченные стопки дискообразных молекул. В смектической
мезофазе центры тяжести молекул расположены в равноудалённых слоевых
плоскостях. Холестерическая мезофаза образована оптически активными молекулами,
организованными в слои. Позиция молекул в слое не закреплена, но ориентация их
всех относительно плоскости слоя одинакова. Ориентация молекул от слоя к слою
меняется по спирали. Холестерические жидкие кристаллы наиболее важны для
оптических приложений.
Полимерные жидкие кристаллы совмещают в себе конструкционные
характеристики полимерного скелета и функциональные свойства анизотропных
боковых заместителей (главным образом, свойство образовывать мезофазу). Было
показано, что для эффективного образования мезофазы боковой заместитель должен
быть связан с основной цепью развязкой в 10 метиленовых групп. Так же жёсткая
анизотропная группировка может находиться и в составе основной цепи, но при этом
они также должны быть соединены достаточно длинной гибкой развязкой.
Многие
концентрированные
растворы
жёсткоцепных
полимеров
структурированы как нематическая мезофаза. Как было упомянуто выше, при
ориентации жёсткоцепные полимеры (например, полиимиды) могут организоваться в
кристаллы с вытянутыми цепями. В связи с этим быстрое упаривание таких растворов
при ориентации (например, выливание через тонкие фильеры) приводит к
образованию высокопрочных кристаллических волокон, не содержащих в своём
составе проходных цепей. Механические свойства таких волокон ограничиваются
стыками между отдельными макромолекулами, входящими в их состав и прочными
межмолекулярными взаимодействиями в направлении перпендикулярном оси
ориентации. Прочность таких кристаллических волокон составляет до 5 ГПа, а модуль
упругости до 200 ГПа. Волокна могут быть получены при повышенной температуре и
для вязких растворов гибкоцепных полимеров, в условиях высоких механических

26
напряжений, приводящих к полному разворачиванию цепи. При этом кристаллическая
структура не образуется и такие волокна легко разрушаются при нагревании.
Структура натуральных волокон растительного и животного происхождения
более сложна. Она представляет собой систему сверхскрученных ориентированных
макромолекул, собранных в пучки, покрытые сеткой макромолекул вдоль поверхности
цилиндра.

жүктеу/скачать 2.52 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: