8. Struktura polimerów a ich właściwości fizykochemiczne.

Ze względu na stopień uporządkowania struktury wewnętrznej polimery można podzielić na krystaliczne i bezpostaciowe (amorficzne).

Polimery o strukturze bezpostaciowej odznaczają się całkowicie nieuporządkowanym ułożeniem makrocząsteczek, a ich przemiany pod wpływem ogrzewania przebiegają w sposób stopniowy. Makrocząsteczki polimerów o strukturze bezpostaciowej są bezładnie splątane między sobą. Polimery amorficzne mogę występować w jednym z 3 stanów fizycznych:

- Szklistym

- Elastycznym

- Plastycznym

Głównym czynnikiem decydującym, czy polimer będzie krystalizował jest budowa jego cząsteczek. Przejście ze stanu szklistego do elastycznego – temperatura zeszklenia T_g; przejście z elastycznego do plastycznego – temperatura płynięcia T_m. Jeżeli polimer nie krystalizuje może być twardy, zwarty i kruchy (poniżej Tg). Pomiędzy T_g a T_m – stan elastyczny, odkształcenia zanikają po usunięciu siły, powyżej T_m – odkształcenia plastyczne, nie znikają po usunięciu siły.

Stan krystaliczny (semikrystaliczny). Polimery, w przeciwieństwie do związków małocząsteczkowych, nie są na ogół całkowicie skrystalizowane. Tworzą one układ dwufazowy, w którym obok obszarów krystalicznych charakteryzujących się uporządkowanym przestrzennie ułożeniem makrocząsteczek, występują równocześnie obszary bezpostaciowe. Strukturę polimerów tworzących taki układ można więc określić jako częściowo krystaliczną. Procentowa zawartość postaci krystalicznej w tego typu polimerach nosi nazwę stopnia krystaliczności. Zakres stopnia krystaliczności (X_c) jest szeroki i waha się w granicach 10% - 90%. Uporządkowane makrocząsteczki tworzą różnego rodzaju postacie krystaliczne zwane krystalitami. Duże zespoły krystalitów tworzą sferolity. Polimery semikrystaliczny oprócz temperatury zeszklenia (część amorficzna) posiadają wyraźnie zaznaczoną temperaturę topnienia. Podczas ogrzewania X_c się zmniejsza się na skutek przejścia fazy krystalicznej w amorficzną.

[Wiki] Wraz ze wzrostem stopnia krystaliczności wzrasta:

• twardość

• gęstość

• odporność na ścieranie

• sztywność materiału

Wraz ze zmniejszaniem stopnia krystaliczności zwiększa się:

• rozszerzalność cieplna

• przezroczystość

• chłonność wody i innych rozpuszczalników

• wytrzymałość zmęczeniowa

• udarność 

Podstawowym i zarazem niezbędnym warunkiem krystalizacji polimerów jest duża regularność i symetria w budowie łańcucha. Warunki takie spełniają między innymi: PE, PP, PTFE, poliamidy i niektóre poliuretany.

17. Profil pola dikrektora w planarnej komórce ciekłokrystalicznej.

Still searching…

26. Polimeryczne ciekłe kryształy

[Wiki] Polimery zdolne do generowania faz ciekłokrystalicznych. Większość polimerów ciekłokrystalicznych zawiera w swojej strukturze znane z niskocząsteczkowych ciekłych kryształów ugrupowania o kształcie zbliżonym do pręta lub dysku. Ugrupowania te mogą być wbudowane w główne łańcuchy polimerów, lub mogą być przyłączone jako ugrupowania boczne. Znane są też polimery nie posiadające typowych ugrupowań znanych z ciekłokrystalicznych związków organicznych a mimo to generujące fazy ciekłokrystaliczne. Najważniejszą zaletą polimerów ciekłokrystalicznych w porównaniu do ciekłych kryształów opartych na związkach niskocząsteczkowych jest ich podwyższona odporność mechaniczna. Można z nich np. formować folie, nie zmieniające swojego kształtu po przejściu do stanu ciekłokrystalicznego.

Polimery ciekłokrystaliczne znalazły jednak wiele innych zastosowań. M.in:

• jako elementy piezoelektryczne

• wykorzystuje się je do budowy elementów do optyki nieliniowej

• membrany, których przepuszczalnością można sterować za pomocą pola elektrycznego

• indykatory temperatury

• podejmowane są próby stosowania ich w nanomaszynach i nanoelektronice.

Do najbardziej znanych klas polimerów ciekłokrystalicznych można zaliczyć:

• głównołańcuchowe poliestry i poliamidy - m.in. kevlar

• bocznołańcuchowe poliolefiny

• bocznołańcuchowe polisiloksany.

35. Ciekłe kryształy zdyspergowane w polimerach

PDLC – (polymer dispersed liquid crystal) – Jest to stosunkowo nowa klasa materiałów, która może zostać w przyszłości szeroko wykorzystana w szeregu różnych aplikacji takich jak np. „smart glass” (przełączane szyby) czy wyświetlacze. Są to materiały, w których ciekłokrystaliczne krople

(10^-8 m– 10^-4 m) osadzone są w stałej matrycy polimerowej. Po takim połączeniu otrzymujemy strukturę sera szwajcarskiego, gdzie „dziury” w matrycy polimerowej wypełniają krople ciekłego kryształu. Na właściwości PDLC ma głównie wpływ rodzaj ciekłego kryształu, jego stężenie, kształt oraz wielkość kropli.

Głównym efektem elektrooptycznym obserwowanym w PDLC zawierającym nematyk jest elektryczne indukowane światła [??]. Wykorzystanie chiralnych nematyków może dawać kolorowe efekty. W PDLC zawierających ferroelektryczne i antyferroelektryczne smektyki obserwuje się bistabilne i tristabilne przełączanie elektrooptyczne [??]. Poprzez zmianę orientacji ciekłego kryształu po przyłożeniu pola elektrycznego możliwe jest sterowanie intensywnością przepuszczanego światła.