セルロース誘導体/塩イオン共存系の液晶及びゲルにおける相構造と光学機能の電場制御

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650877
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 西尾 嘉之 東京農工大学, 工学部, 助教授 (00156043)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木村 悟隆 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (60251857)
• Keywords: ヒドロキシプロピルセルロース / ヒドロキシプロピルキトサン / 共存塩イオン / 液晶 / 光学機能 / コレステリックピッチ / 曇点 / 電場制御

Research Abstract

1. ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)/塩水系の液晶について、コレステリック相構造と分子鎖-溶媒間相互作用に及ぼす共存イオンの効果を各種光学観測と^2HNMRスペクトル測定より検討した。
(1) コレステリックピッチおよびLCST型相分離に伴う曇点は共存塩の種類に存在して大きく変化する。塩無添加系と比較して、ピッチ及び曇点を増加または減少させるシフト幅の序列は、塩のカチオン種一定では、それらの値が高い方から、
SCN^->I^->NO_3^->Br^->Cl^-
である。同様に、アニオン種一定では、
Gu^+>Al^<3+>>Mg^<2+>【approximately equal】>Li^+>Ca^<2+>>Na^+>K^+>Cs^+
となり、イオンが水の会合構造を破壊し、溶質の疎水性相互作用を低下させる程度を示す「カオトロピック効果」の序列と一致することを確認した。
(2) ^2HNMRスペクトルを測定し、四極子分裂幅より液晶相の配向度を調査した。その結果、本液晶系に共存する塩イオンは局所的な分子配向状態には殆ど影響を及ぼすことなく、擬ネマチック層のtwisting power(ねじれ角)のみを鋭敏に変化させることが判った。
2. 上記の系に関連して、液晶形成能を有するヒドロキシプロピルキトサン(HPCt)を合成し、その濃厚水溶液の相挙動について検討した。この系もLCST型相分離挙動を示し、無機塩の共存による曇点の高低は上述したカオトロピックイオン効果の序列と一致することが判明した。
3. 液晶への電場印加セルとして、テフロン板と白金板をスペーサーにして透明ガラス板間に液晶試料を封入する水平型タイプと、テフロン板をスペーサーにして透明ガラス電極間に液晶試料を封入する垂直タイプの2種を作製した。電圧印加に伴う試料の呈色状態並びに透明性の経時変化を観測し、水平型タイプでは色彩・濁度の両者を、垂直型タイプでは濁度を制御可能とする条件を設定することができた。

Research Products

• [Publications] Yoshiyuki Nishio: "Phase Behavior and Optical Properties of Aqueous (Hydtroxypropyl)cellulose/Salt Solutions" Macromolecules. (発表予定).
• [Publications] 朝比奈大輔: "ヒドロキシプロピルキトサンの合成と相挙動観察" 繊維学会誌. 55巻・1号. 28-33 (1999)