Untersuchung des Fliessverhaltens von flüssigkristallinen Polymeren (PDF)

Inhaltsangabe:Zusammenfassung:
Es wurde das Fliessverhalten von flüssigkristallinen Seiten- und Hauptkettenpolymeren untersucht. Um den Einfluss von Spacerlänge und smektischen Clustern auf das rheologische Verhalten der Seitenkettenpolymere zu ermitteln, wurden deuterierte Polysiloxanhomopolymere und statistische Copolymere mit unterschiedlichen Spacerlängen und Flügelgruppen synthetisiert. Diese Polymere wurden unter Scherung erstmals vergleichend mit verschiedenen Methoden wie 2H-NMR-Spektroskopie, Röntgenbeugung, Neutronenstreuung und Polarisationsmikroskopie untersucht.
Zur Untersuchung von flüssigkristallinen Hauptkettenpolymeren wurden einige deuterierte Polyether synthetisiert. An diesen und weiteren Hauptkettenpolymeren wie dem Polyether DHMS-7,9 und PBLG in m-Kresol wurden erstmals simultan zur Scherung 2H-NMR-Spektroskopie-Messungen durchgeführt. Darüberhinaus wurden NMR-Reorientierungsmessungen sowohl von Haupt- als auch von Seitenkettenpolymeren durchgeführt.
Aus den 2H-NMR-spektroskopischen Messungen unter Scherung konnte bestimmt werden, ob ein nematisches System vom Flow-Aligning- oder Tumbling-Typ ist. Im Flow-Aligning-Fall orientiert sich der Direktor in der Scherebene, die von der Fliessrichtung und dem Schergradienten aufgespannt wird, in einem einheitlichen Winkel zur Fliessrichtung. Im Tumbling-Fall dreht sich der Direktor kontinuierlich unter Scherung. Das Fliessverhalten der untersuchten nematischen Seitenkettenpolymere lässt sich mit der Ericksen-Leslie-Parodi-Theorie quantitativ beschreiben. Im Rahmen dieser Theorie konnten die beiden Leslie-Viskositätskoeffizienten Alpha2 und Alpha3 bestimmt werden.
Für einige Polysiloxane vom Flow-Aligning-Typ konnte mit 2H-NMR-Messungen und Röntgenbeugungsexperimenten der Orientierungswinkel zur Fliessrichtung bestimmt und eine Direktororientierung in der Scherebene nachgewiesen werden. Mit der Polarisationsmikroskopie wurde unter Scherung eine einheitliche Direktororientierung gefunden. Für einige Polysiloxane vom Tumbling-Typ wurde mit 2H-NMR-Messungen und Röntgenbeugungsexperimenten unter Scherung bei tiefen Temperaturen in der nematischen Phase eine weitgehende Direktororientierung in neutraler Richtung, das heisst senkrecht zur Scherebene gefunden. Bei den Polymeren vom Tumbling-Typ bildet sich unter Scherung keine einheitliche Direktororientierung, sondern eine sehr defektreiche Struktur aus, wie während der Scherung durchgeführte polarisationsmikroskopische Aufnahmen zeigen. Bei [...]