Диэлектрическая релаксация и подвижность мезогенных групп в холестеринсодержащих жидкокристаллических полимерах с развязками различной длины

В работе [1] показано, что все исследованные здесь полимеры образуют ЖК-структуру, что обусловлено наличием мезогенных холестериновых групп. При изучении этих полимеров диэлектрическим методом существенно, что каждое монозвено содержит две сложноэфирные группы, разделенные гибкой развязкой из п метиленовых групп. Поэтому можно ожидать, что релаксация их диполыюй поляризации будет проявляться независимым образом и с разными временами, так как ближайшее их окружение и взаимодействия неравноценны. Как было показано в работе [2], вторая сложноэфирная группа, примыкающая к холестериновому радикалу, кор-релирована в своем движении с холестериновой группой.

Наличие двух полярных групп приводит к тому, что при низких температурах для всех изученных полимеров наблюдали три области прохождения tg б через максимум (рис. 1). Координаты самой низкотемпературной области релаксации (—120°) близки к таковым для акрилатного и метакрилатного рядов полимеров гребнеобразного строения [3]. Эту область диэлектрических потерь можно связать с подвижностью сложно-эфирных групп, смежных с основной цепью, и примыкающих к ним нескольких групп СН2 боковой полиметиленовой цепочки.

Вторая релаксационная область диэлектрических потерь вблизи — 50° связана с локальной подвижностью второй сложноэфирной группы, расположенной при холестериновом радикале. На это указывают данные по диэлектрической релаксации в гребнеобразных полимерах с кислотными фрагментами, в которых полярная группа находится в тех же условиях, что и в ПХМ-n, и где эта область при —50° по величине tg бмакс в сильной степени зависит от присутствия в образце влаги [4].

Такое соотнесение низкотемпературных процессов релаксации дипольной поляризации с локальными формами движения обеих сложноэфирных групп согласуется также с результатами изучения дипольных явлений в полимерах аналогичного строения в растворе. При введении в боковые цепи гребнеобразного полимера второй полярной группы, отделенной от

Рис. 1. Температурные зависимости tg б для ПХМ-5, ПХМ-10 (2) и ПХМ-14 (3) при 0,1 кГц (области низкотемпературных процессов) первой достаточно гибкой развязкой, появляется второй процесс релаксации, свидетельствующий о локальном характере и автономии движения обеих сложноэфирных групп [5].

Третья область диэлектрических потерь (вблизи —15° для ПХМ-5 и 10—15° для ПХМ-5 и ПХМ-14) в рассматриваемых полимерах также должна быть отнесена к локальному движению в пределах боковой цепи, включающему вторую группу СОО при холестериновом радикале. Это следует из того, что в гребнеобразных полимерах акрилатных и метакрилатных рядов такого процесса нет [3], хотя пока однозначная интерпретация механизмов данного процесса преждевременна.

Все три вида поляризации имеют невысокую энергию активации (33, 41—50 и 60 кДж/моль), что также указывает на значительную кинетическую гибкость боковых цепей ПХМ-5, ПХМ-10 и ПХМ-14.

По сравнению с гребнеобразными полимерами акрилатного и метакрилагного рядов, не имеющими мезогенпых групп в боковых цепях, данные системы отличает существование специфических областей диэлектрических потерь в области более высоких температур. Как следует из рис. 2, для всех трех полимеров наблюдается переход в изотропное состояние: при 210, 153 и 150° для ПХМ-5, ПХМ-10 и ПХМ-14 соответственно tg б проходит через не зависящий от частоты максимум, имеющий асимметричную форму, а в случае ПХМ-5 для зависимости tg б от температуры появляется характерное плечо. Температура этого перехода совпадает с данными, полученными с помощью поляризационного микроскопа [1].