液晶紡糸により作成した高配向、高結晶性ポリイミド繊維に見られる可逆な延伸挙動

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12875186
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 渡辺 順次 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (90111666)
• キーワード: サーモトロピック液晶 / ポリイミド / 結晶 / 延伸挙動 / 偶奇効果 / 主鎖型液晶高分子 / ネマチック液晶 / X-線解析

研究概要

本研究はターフェニルテトラカルボン酸をメソゲンとし,脂肪族アミンを屈曲鎖とする主鎖型ポリイミドを,高圧固相重合法により合成し、その液晶挙動を調べ、液晶より配向させて得た結晶性繊維の延伸挙動を調べ、結晶が可逆に延伸、収縮するという興味ある挙動を見いだした。
この挙動が見られたのは、屈曲鎖炭素数が奇数のものに限られ、高結晶(結晶化度は90%)、高配向(配向秩序度は0.95)でありながら、30%まで延伸でき、しかもその変形は結晶そのものの変形と合致し、また応力除去後には完全にその形状を回復することが認められた。これらの奇数系高分子ではターフェニルメソゲンが相互チルトしながら、結晶化しており、それらが相互に平行になるまで延伸すというメカニズムで可逆な伸縮が起こっていることが、X-線配向フィルムのX-線解析、IR分光法による吸収二色比の解析、また分子間の基底状態コンプレックスに由来する蛍光波長および蛍光寿命による、イミド環とベンゼン環の間での相互作用の解析から、理解された。また、異性状態近似によるコンフォメーション解析より、他の液晶高分子システム、すなわちポリエステル、ポリエーテル、ポリアミド等にもこの変形モードに関するコンセプトが普遍的に成立することも見いだし、延伸可能な、結晶繊維の作成法に一つの明快な答えを与えた。

研究成果

• [文献書誌] M.Maeda,K.Osada and J.Watanabe: "Phase behavior of crystal polymorphisms of thermotropic poly (hexamethylene 4,4'-biphenyldicarboxylate) under hydrostatic pressure"Macromolecules. 33. 2456-2461 (2000)
• [文献書誌] K.Osada,H.Niwano,M.Tokita,S.Kawauchi and J.Watanabe: "Thermotropic liquid crystals of polyesters having a mesogenic 4,4'-biphenyldicarboxylate unit.13.Smectic layer deformation induced by elongation of uniaxially oriented fiber composed of smectic CA liquid crystalline glass"Macromolecules. 33. 7420-7425 (2009)
• [文献書誌] Junji Watanabe, et.al. (他5名): "Smectic mesophase properties of dimeric compounds.2.Distinct formation of smectic structures with antiferroelectric ordering and frustration"Mol.Cryst.Liq.Cryst.. 346. 77-86 (2000)
• [文献書誌] Yuka Uchida,Hsu Wen Huang,Lazuyuki Horie,Liu Yu Qing,Hitoshi Tuchiya,Junji Watanabe: "Fluorescence Study on a Liquid Crystalline Polyester Containing Naphthoate Mesogen Units"J.Polym.Sci. : Part B : Polym.Phys.. 38. 2922-2928 (2000)