Polimery ciekłokrystaliczne z

grupami mezogenicznymi w

łańcuchach bocznych

(polimery grzybieniaste)

Budowa

• 1 – łańcuch główny
• 2 – elastyczny łącznik
• 3 – sztywny mezogen

Otrzymywanie

1.

Homopolimeryzacja monomerów
mezogenicznych

(z grupami sztywnych mezogenów)

2. Przyłączanie małocząsteczkowych ciekłych

kryształów z grupami funkcyjnymi (B) do
łańcucha polimerowego z grupami funkcyjnymi
(A)

Otrzymywanie

3. Kopolimeryzacja monomerów mezogenicznych z

niemezogenicznymi

4. Kopolimeryzacja monomerów mezogenicznych z

mezogenicznymi

Monomery do syntezy

Do syntezy polimerów

grzebieniastych wykorzystuje się
niemal wszystkie znane
niskocząsteczkowe układy
ciekłokrystaliczne po ich uprzedniej
modyfikacji, polegającej na
wprowadzeniu łącznika i grupy
funkcyjnej (np. monomery winylowe)

Przykładowa reakcja

Polimeryzacja i kopolimeryzacja

rodnikowa estrów kwasu akrylowego
lub metakrylowego

Reakcja hydrosilowania w której

otrzymuje się grzebieniaste

ciekłokrystaliczne polikarbosilany

HSi(Me)

2

CH

2

– [SiH(Me)CH

2

]

n

– (Me)

2

SiH +

+ (n+2) CH

2

= CH kat. Pt

mezogen

(Me)

2

SiCH

2

– [Si(Me)CH

2

]

n

– Si(Me)

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

Podstawowe zasady dotyczące

polimerów grzebieniastych

• Przekształcenie monomeru w polimer pozostawia

niezmieniona anizometrię grup mezogenicznych;

• Gęstość upakowania grup mezogenicznych rośnie

wraz ze wzrostem stopnia polimeryzacji, prowadząc

do podwyższenia temperatury przejścia polimeru

ze stanu ciekłokrystalicznego w ciecz izotropową w

porównaniu z monomerem;

• Wspólna cechą wielu polimerów grzebieniowych

jest zachowanie tego samego rodzaju mezofazy,

którą charakteryzuje się ciekłokrystaliczny

monomer. Niekiedy następuje zmiana z fazy

nematycznej (monomer) na smektyczną (polimer),

szczególnie wtedy, gdy zakończenie jednostki

mezogennej stanowi podstawnik alkoksylowy o

długim łańcuchu alkilowym, np.

–(CH

2

)

6

– O – C

6

H

4

– CO – O – C

6

H

4

– O – C

6

H

13

-

• Przejście w stan ciekłokrystaliczny następuje ze

stanu szklistego, czego nie obserwujemy w
polimerach z grupami mezogenicznymi w
łańcuchu głównym;

• Polimery grzebieniowe wzmacniają

charakterystykę mezogeniczną monomeru.
Często związki nie tworzące mezofazy, po
wbudowaniu jako odgałęzienia boczne, prowadzą
do otrzymania polimerów o właściwościach
ciekłokrystalicznych;

Właściwości

• Struktura fazowa jest rezultatem obecności w

makrocząsteczce mezogennych ugrupowań
bocznych (wł. mechaniczne zbliżone do wł.
typowych polimerów amorficznych);

• Polimery grzebieniaste łączą w sobie cechy

materiałów lepko-elastycznych oraz właściwości
związków ciekłokrystalicznych;

• W stanie stopionym można w nich indukować (za

pomocą pola elektrycznego lub wiązki laserowej)
zmiany struktury ciekłokrystalicznej, które
następnie mogą być w stanie szklistym utrwalone,
przy schłodzeniu poniżej Tg;

Właściwości i zastosowanie

• W postaci zmian uporządkowania fazy

ciekłokrystalicznej mogą być zakodowane i
przechowywane informacje, stąd główny kierunek
zastosowań anizotropowych polimerów w stanie
zeszklonym , jako elementów pamięci optycznej
to: telekomunikacja, technika komputerowa i
halografia. Materiały te są również
wykorzystywane jako filtry optyczne i
polaryzatory; zastosowanie jako fazy stacjonarne
w chromatografii gazowej dzięki: anizotropowym
właściwościom i znikomej prężności par (nawet w
wysokich temp.).