側鎖液晶基駆動を制御するイオン伝導領域をもつ液晶性ポリオキセタンの特性解明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15550117
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 元井 正敏 金沢大学, 工学部, 教授 (70019751)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加納 重義 金沢大学, 工学部, 教授 (50115226)
• Keywords: 液晶性高分子 / ポリオキセタン / ポリオキシラン / 開環重合 / イオン伝導 / アゾベンゼン / 液晶基駆動 / 分子設計

Research Abstract

サーモトロピック側鎖型液晶性高分子が実用に供するために持つべき要件として、側鎖液晶基が室温程度で外部刺激に対して迅速に応答できることが求められてきたが、未だその成果は十分といえない。本研究ではこの問題点の解決を図るため、柔軟な主鎖に液晶領域と、外部刺激を直接伝えるイオン伝導領域とを結合することを考えた。このため、オキセタン環の側鎖スペーサーを介して、アゾベンゼンコア、テイル部、エステル型結合基の構造要素を適宜の順序で結合したモノマーを合成し、これらのカチオン開環重合により対応するポリマー(数平均分子量5,000-30,000)に導いた。柔軟とされるポリオキセタン主鎖ではあるが、-O(CH_2)_nH型テイルの場合には、等方相転移温度100-200℃で、室温近辺にガラス転移温度があると思われる。しかし、テイル部に-O(CH_2CH_2O)_nCH_3型テイルを結合すると、等方相転移温度は最高で42℃となり、いずれも大幅に低下することが判明した。また,コアとテイル間にエステル結合を挿入すると砂状組織ながらスメクチック相組織が観察された。
液晶形成温度が室温以下の可能性もあるため、強冷ユニットを装備した偏光顕微鏡観察装置により検討している。これらの高分子に無機塩類を添加して、液晶形成の促進とイオン伝導領域形成を確認する電圧印加下での偏光顕微鏡観察も進めている。
上記構造要素を中心に、その両末端にオキセタン環を結合するモノマーも合成しており、液晶ネットワーク調製も計画している。テイル部の代わりに第2側鎖にオリゴオキシエチレン鎖を持つ目的ポリオキセタンの合成には更に検討を要する。
オリゴオキシエチレン鎖テイルの液晶性ポリオキセタンの成果については、第52回高分子年次大会(IPf050,2003年5月,名古屋)及び第52回高分子学会北陸支部研究講演発表会(C18,2003年10月,金沢)で一部を口頭発表した。