Введение к работе
Актуальность темы. В последние годы активно развивается новое направление в области синтеза жидкокристаллических (ЖК) полимеров. Внимание исследователей привлекают соединения с дендритной архитектурой, включающие мезогенные группы. Ярким примером таких соединений являются ЖК-дендримеры, представляющие собой трехмерные сверхразветвленные полимеры и олигомеры регулярного строения.
Макромолекула ЖК-дендримера с концевыми мезогенными группами может быть представлена в виде сферы с внутренней частью, образованной гибкой дендритной матрицей, и внешней оболочкой, состоящей из жестких мезогенных звеньев.
Интерес к исследованию таких соединений связан с их уникальной молекулярной структурой, когда наличие "ЖК-оболочки" вокруг "аморфного ядра" позволяет использовать ЖК-дендримеры в качестве "молекулярных капсул" для инкапсулирования различных вешеств, а также открывает перспективы для создания на основе ЖК-дендримеров селективных мембран и носителей лекарственных препаратов. Существуют также перспективы применения ЖК-дендримеров в электронной и оптической технике.
В лаборатории химических превращений полимеров кафедры высокомолекулярных соединений химического факультета МГУ под руководством профессора В.П.Шибаева совместно с Институтом синтетических полимерных материалов РАН синтезированы карбосилановые ЖК-дендримеры различной
степени разветвленности с различными видами мезогснных групп. На сегодняшний день исследованы структура и свойства этих соединений в конденсированном состоянии. Однако системы ЖК-дендример + низкомолекулярная жидкость до настоящего времени практически не исследовались, хотя системы полимер + низкомолекулярная жидкость традиционно представляют научный и практический интерес. Эти обстоятельства определяют актуальность темы настоящей работы.
Работа выполнялась в соответствии с международной программой исследований INTAS (грант 96-0922) и является частью плановых научно-исследовательских работ кафедры и отдела полимеров СГУ на тему "Фазовый анализ многокомпонентных полимерных систем" (per .№01.960.005201).
Цель и задачи работы. Основная цель работы - установить закономерности фазового поведения системы карбосилановый ЖК-дендример G-3(Und-CB)j2 + четыреххлористый углерод (кратко G-3 +CCI4) в широком концентрационном и температурном диапазоне и построить диаграмму состояния системы в координатах состав-температура.
Достижение поставленной цели предполагало решение следующих задач:
исследование равновесия в двухфазной системе G-3 + ССЦ при различных концентрациях дендримера методом отношения объемов сосуществующих фаз;
определение состава сосуществующих фаз;
идентификацию морфологического типа всех фаз системы, существующих в различных концентрационных и температурных диапазонах;
микрофотосъемку текстур фаз равновесной системы и в процессе фазового разделения;
исследование методом спектра мутности специфического эффекта возникновения и спада гетерогенности фаз системы при быстром понижении температуры.
На зашиту выносится:
диаграмма состояния системы G-3 + ССЦ в координатах состав -температура;
схема последовательности стадий фазового разделения в области сосуществования двух ЖК-фаз;
обнаруженный в системе эффект возникновения и спада гигантских флуктуации композиции и результаты его исследования методом спектра мутности.
Научная новизна работы
Впервые исследовано фазовое равновесие в двухкомпонентной системе ЖК-дендример + низкомолекулярная жидкость: построена диаграмма состояния системы G-3 + ССЦ в координатах состав - температура, охватывающая широкий температурный диапазон. Установлена область двухфазного равновесия (концентрационный коридор) с необычными характеристиками: строгой вертикальностью границ и значительным различием граничных концентраций.
Идентифицировано мезоморфное фазовое состояние в системе ЖК-дендрнмер + низкомолекулярная жидкость. Методами вискозиметрии и поляризационной микроскопии в системе G-3 + ССЦ установлена ЖК-природа оптически изотропной фазы.
В системе G-3 + ССЦ для области равновесия двух ЖК-фаз установлена последовательность стадий фазового разделения и получены микрофотографии текстур системы в различных состояниях.
Обнаружен и исследован методом спектра мутности специфический эффект возникновения и спада гигантских флуктуации композиции, наблюдаемый в области концентрационного коридора при быстром охлаждении системы.
Практическая значимость
Подобраны методы и разработаны методики исследования, учитывающие специфику системы с ЖК-дендримером. Освоенные в рабо-
те практические приемы и специально сконструированное оборудование могут быть использованы для исследования двухфазного состояния широкого круга систем с различными типами соединений, тем более для систем с существенным оіраничением количества вещества.
Построенная диаграмма состояния системы G-3 + CCL» является тем фактическим материалом, накопление которого может послужить выявлению связи между строением ЖК-дендримеров и фазовым поведением соответствующих двухкомпонентных систем с низкомолекулярной жидкостью. Последнее важно в шіане получения дендримеров, образующих лиотропные системы с заранее предопределенным фазовым поведением.
Апробация работы
По результатам работы представлялись доклады на IV Российском симпозиуме (с международным участием) "Жидкокристаллические полимеры" (Долгопрудный, 1999), III Международном симпозиуме "Молекулярная подвижность и порядок в полимерных системах" (Санкт-Петербург, 1999), II Всероссийской конференции молодых ученых "Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии" (Саратов, 1999), II Всероссийском Каргинском симпозиуме (с международным участием) "Химия и физика полимеров в начале XXI века" (Черноголовка, 2000).
Публикации
По материалам диссертации подготовлено и опубликовано 5 работ.
Объем и структура работы
Диссертация изложена на /4 С страницах и включает введение, обзор литературы, экспериментальную часть, выводы, список цитируемой литературы ( источников), 4/ / иллюстраций и / таблиц.
