Statisch- und dynamisch-mechanische Untersuchungen an neuen flüssigkristallinen Hauptketten-Netzwerken
Nematische Hauptkettenpolymere mit niedrigen Klärtemperaturen sind zugänglich durch Polyadditionsreaktion von diolefinischen Mesogenen mit kurzkettigen Methylhydrogensiloxanen. Bei gleichzeitiger Anwesenheit pentafunktioneller cyclischer Siloxane reagieren die entstandenen Polymere in situ zu LC-Hauptkettenelastomeren. Durch systematische Variation der Alkylspacerlängen der Mesogene sowie durch Copolymerisation verschiedener Mesogene konnten smektische Phasenzustandsbereiche reduziert werden, und es wurden nematische Elastomere mit Klärtemperaturen Tn,i << 100°C erhalten. Thermoelastikexperimente an Monodomänen zeigten an der flüssigkristallin-isotropen Phasenumwandlung eine spontane Längenänderung parallel zum Direktor von 100-150 %. Diese Werte sind ein Vielfaches der für analoge Seitenkettenelastomere gefundenen Effekte und bestätigen größere Kopplungseffekte zwischen Mesophase und Netzwerktopologie bei MCLCEs. In Spannungs-Dehnungsexperimenten an nematischen Polydomänen wurden nach Überschreiten einer Schwelldeformation Spannungsplateaus gefunden. Messungen des Ordnungsgrades S in Abhängigkeit der Deformation zeigten, dass die Spannungsplateaus nicht ausschließlich durch Direktorrotation zu erklären sind, sondern Hairpin-Defekte einen zusätzlichen Beitrag leisten. Bei Deformation senkrecht zum Direktor wurden hingegen Spannungsplateaus gefunden, die vollständig durch einer Reorientierung des Direktors beschrieben werden konnten. Die Breite des Plateaus konnte mit der Netzkettenanisotropie korreliert werden, wie sie aus Thermoelastikexperimenten zugänglich ist. Erstmalig wurden detaillierte dynamisch-mechanische Experimente an nematischen Hauptkettenelastomeren durchgeführt. Bei Scherung parallel zum Direktor wurde in der nematischen Phase eine Absenkung des Speichermoduls G'(T) gefunden, während die Eigenschaften senkrecht zum Direktor nicht durch eine Kopplung zwischen Scherdeformation und Direktors beeinflusst sind. Der viskoelastische Frequenzbereich bei Scherung senkrecht zum Direktor konnte durch ein Skalengesetz beschrieben werden. Im Gegensatz dazu ist bei Scherung parallel zum Direktor kein Skalengesetz ermittelbar, sondern es wurde ein zweiter Relaxationsprozess gefunden.
Thermoelastisches Verhalten, liquid crystalline, polymer, elastomer, main-chain, liquid single crystal
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