リ-モトロピック液晶性セルロ-ス誘導体の溶液学的研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02650647
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 福田 猛 京都大学, 化学研究所, 助教授 (00111972)
• 研究分担者: 呑海 信雄 京都大学, 化学研究所, 教務職員 ; 辻井 敬亘 京都大学, 化学研究所, 助手 (00217308)
• キーワード: セルロ-スエ-テル / 半屈曲性高分子 / 持続長 / 持続長温度係数 / 異方一等方相転移温度 / 鎖長依存性 / みみず鎖 / 自由連結鎖

研究概要

セルロ-ス誘導体のサ-モトロピック液晶性の起源を分子論的に明らかにする目的で、2種のアルキルエ-テル誘導体TriーOーheptyl Cellulose(THC)およびTriーOーdecyl Cellulose(TDC)を合成した。これらに溶液分別およびGPC分別を施し、分子量分布の狭い(Mw/Mn≦1.2)多くの区分を得た。特に、THC区分の数平均重合度DPnはオリゴマ-領域(DPn〜10)から高分子量領域(DPn〜2000)に及ぶ。
これら分別区分を、光散乱法、超遠心平衡法、粘度法などの物理化学的測定に供し、持続長Pや分子径DならびにPの温度係数などの分子パラメ-タを正確に決定した。また、偏光顕微鏡観察とDSC測定に基づき、各誘導体のネマティック(コレステリック)ーイソトロピック相転移温度Tiを分子量の関数として決定した。
一方、格子理論やOnsager型gasーofーrods理論をKhokhlovーSemenovのみみず鎖および自由連結鎖に拡張し、Ti点とセグメント数N=L/PならびにTi点と有効軸比P/Dの関係を理論的に調べた。
Ti対NおよびTi対P/D関係に関する理論と実験の一致は良好であった。特に、Ti対Nに関し、実験はみみず鎖モデルに対する理論と極めて良い一致を示した。これらは、セルロ-スアルキルエ-テル誘導体のサ-モトロピック液晶性が分子鎖の半剛直性と屈曲度の温度依存性に由来することを示すとともに、従来より議論の多いセルロ-ス系分子鎖の統計的モデルとして、みみず鎖モデルが適当であることを示唆するものである(福田ら、高分子学会、京都、1991年5月、発表予定)。
アルキルエステル誘導体に関する研究は、平成3年度に予定している。この系は新しいタイプの液晶、カラムナ-液晶を形成することが判明しており、エ-テル系との分子論的比較に興味が持たれる。

研究成果

• [文献書誌] T.Fukuda et al.: "OrientationーDependent Interactions in Deformed Polymer Systems.1.Segmental Orientation in Weakly Deformed Systems." Macromolecules.
• [文献書誌] T.Fukuda et al.: "OrientationーDependent Interactions in Deformed Polymer Systems.2.Segmental Orientation in TwoーComponenet Systems." Macromolecules.
• [文献書誌] A.Takada et al.: "NematicーIsotropic Transition Temperatures of Thermotropic Cellulosics." Macromolecules.
• [文献書誌] T.Itoh et al.: "Columnar Liquid Crystals in Oligosaccaride Derivatives I.Discotic Columnar Liquid Crystals in Cellobiose Octadecanoate and Cellotriose Hendecadecanoate." Liq.Cryst.
• [文献書誌] T.Sato et al.: "Dielectric Relaxation of Liquid Crystalline Oー(2,3ーdihydroxyーpropyl)Cellulose." Macromolecules.
• [文献書誌] 福田 猛: "セルロ-ス系液晶" 繊維学会誌. 46. 503-510 (1990)
• [文献書誌] T.Yamagishi et al.: "Thermotropic Cellulose Derivatives with Flexible Substituents.III.Temperature Dependence of Cholesteric Pitches Exhibiting a Cholesteric Sense Inversion." Liq.Cryst.7. 155-161 (1990)
• [文献書誌] A.Takada et al.: "CellobioseーBased Liquid Crystals.(nーAlkyl βーDーCellobioside)HeptaーnーAlkanoates." Bull.Inst.Chem.Res.,Kyoto Univ.68. 21-29 (1990)