Lyotrop flüssigkristalline Epoxid-Amin Additionspolymere und Elastomere

Die Polyaddition von hydrophilen Oligo-ethylenglycolbisepoxiden und hydrophoben Aminen führt zu lyotrop flüssigkristallinen Polymeren neuartiger Geometrien, deren Phasenzustand über den pH-Wert beeinflusst werden kann. Der Einsatz von primären Aminen führt zu Seitenkettenpolymeren eines neuen Kopfgruppentyps bei dem die hydrophoben Seitenketten direkt an das Polymerrückgrat gebunden sind. Polymere mit flexiblen, hydrophoben Alkylseitenketten zeigen im binären Gemisch mit Wasser eine hexagonale Phase bei hohen Polymerkonzentrationen. Aufgrund der Kopfgruppengeometrie und des Konzentrationsbereichs der Mesophase kann auf eine invers hexagonalen Phase geschlossen werden. Eine systematische Variation der HLB ist durch den Einsatz von n-Alkylaminen und Bisepoxiden unterschiedlicher Länge möglich und beeinflusst das lyotrope Phasenverhalten. Die Verlängerung der Monomere führt zur Vergrößerung des Konzentrationsbereichs der hexagonalen Phase zu kleineren Polymerkonzentrationen hin. Zudem werden zunehmende maximale Phasenumwandlungstemperaturen beobachtet. Durch Änderung des pH-Werts der Lösung lässt sich die HLB des Systems durch den Protonierungsgrad der Amine gezielt variieren und macht somit ein Schalten zwischen isotroper und hexagonaler Phase möglich. Die Variation der HLB führt jedoch nicht zur Änderung des Polymorphismus. Die Polyaddition mit unterschiedlichen disekundären Aminen liefert amphiphile Hauptketten. Sie zeichnen sich durch die alternierende Abfolge hydrophober Einheiten aus flexiblen Alkylketten bzw. über Alkylspacer gebundenen, starren Biphenylen und hydrophiler Ethylenglycoleinheiten aus. Flüssigkristalline Aggregation in Wasser wird nicht gefunden. <br>Durch Vernetzung der Kopfgruppenpolymere werden Elastomere erhalten, die im Quellungsgleichgewicht mit Wasser bei Raumtemperatur eine dem Polymer analoge, hexagonale Phase zeigen. Aufgrund der Kopplung der Phasenstruktur an die Konformation des Netzwerks ist durch uniaxiale Deformation eine makroskopisch einheitliche Orientierung des hexagonalen Direktors möglich. Die Elastomere weisen ein vom Ordnungsgrad abhängiges hygroelastisches Verhalten auf. Mit zunehmendem Wassergehalt kommt es an der Phasenumwandlung isotrop hexagonal zur uniaxialen Deformation des Netzwerks. Innerhalb der hexagonalen Phase wird anisotrope Quellung beobachtet. Bei nahezu konstanter Länge wird der Vergrößerung des Radius der stäbchenförmigen Mizellen entsprechend eine Zunahme der Breite verzeichnet. Wie bei den Polymeren ist es möglich, den Temperatur- und Konzentrationsbereich der Mesophase über den pH-Wert zu beeinflussen. Proton-Elastik Messungen zeigen eine pH-Wert induzierte Phasenumwandlung nach Säurezugabe, die sich durch eine Deformation des Netzwerks an der Phasenumwandlung sowie anisotrope Quellung innerhalb der hexagonalen Phase zeigt. <br>Experimente zur Diffusion von Wasser und Farbstoffen zeigen eine einer invers hexagonalen Struktur entsprechende Anisotropie der Diffusionskonstanten parallel und senkrecht zur Orientierung der Stäbchenmizellen in Polymer- und Elastomerproben mit makroskopisch einheitlicher Direktororientierung.

Author dc:creator

• Weiss, Felix

Contributors dc:contributor

• Finkelmann, Heino

• lyotropic
• liquid crystalline
• polymer
• elastomer

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