жидкокристаллический порядк в полимерах-А.Блюмщтейн Москва 1981 350 стр. Для исследователей, связанных с химией, биохимией, физикой и технологией высокомолекулярных соединений и полимерных материалов.
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА В последнее время изучение жидкокристаллического порядка в полимерах все в большей степени привлекает внимание многих исследователей. По-видимому, одна из основных причин этого явления кроется в возможности использования нематического состояния концентрированных растворов некоторых жесткоцепных полимеров для получения материалов с высокими механическими свойствами (гл. 4). Однако следует иметь в виду, что область проявления мезоморфных свойств в полимерных системах этим, хотя и важным, примером далеко не ограничивается. Так, в последние годы получило развитие другое направление—-синтез и исследование полимеров на основе гибкоцепных гребнеобразных молекул с мезогенными боковыми группами (гл. 3). Несмотря на то что перспективы технического использования таких полимеров пока еще не вполне ясны, изучение их по ряду причин следует считать важным. Не менее широко известны работы по изучению морфологии блок-сополимеров, в концентрированных растворах и гелях которых наблюдаются структуры, аналогичные жидкокристаллическим (гл. 6). Заманчивой перспективой практического использования таких систем является возможность создания материалов, сочетающих свойства эластомеров и пластиков. Богатую историю имеет изучение жидкокристаллических структур и их аналогов среди биологических полимеров (гл. 8). Существование таких структур было обнаружено уже в конце прошлого века, а в последующих исследованиях было показано их важное значение для понимания ряда процессов, происходящих в живой материи. Освещение перечисленных и ряда других аспектов жидкокристаллического порядка в полимерах и составляет содержание книги, изданной под редакцией проф. А. Блюмштейна, который является также автором одной из глав. Все девять глав книги написаны специалистами, работающими в ряде европейских и американских лабораторий. В каждой главе дается обзор одного из направлений рассматриваемой области науки, в котором представлены имеющиеся экспериментальные и литературные данные и освещено современное состояние вопроса. Авторы являются специалистами, активно работающими в соответ- СОДЕРЖАНИЕ • Предисловие редактора перевода........... 5 Литература.......•......... 8 Предисловие.................. 9 Введение................... 12 1. Рассеяние в жидкокристаллических полимерных системах .... 14 I. Введение................. 14 II. Характерные свойства жидкокристаллических фаз...... 15 А. Физические свойства............. -15 Б. Структурные свойства............ 16 1. Общее описание порядка........... 16 2. Жидкокристаллические молекулярные структуры..... 18 3. Жидкокристаллические текстуры.......... 19 III. Структурный анализ методами рассеяния........ 19 A. Основные особенности структурного анализа...... 19 Б. Определение молекулярной структуры........ 20 1. Дальний координационный порядок........ 20 2. Ближний координационный порядок......... 23 3. Ориентационный порядок на молекулярном уровне .... 24 4. Конформация цепи............. 25 B. Определение надмолекулярной структуры....... 26 Г. Структурный анализ жидкокристаллических систем .... ~° 1. Молекулярная структура............ ~° 2. Надмолекулярная структура........... ~: IV. Жидкокристаллический порядок основной цепи в полимерах ... *jj • А. Полимеры с гибкими и полугибкими цепями...... ~д 1. Полимеры с гибкими цепями.......... oj 2. Полимеры с полугибкими цепями......... ое Б. Полимеры с жесткими цепями.......... од 1. Общие положения............. gg 2. Биологические системы............ 37 3. Синтетические высокомодульные органические системы . • • ^i V. Жидкокристаллический порядок боковых групп в полимерах . 41 A. Общий обзор............... 43 Б. Полимеры с холестеринсодержащими боковыми группами . • • ^5 B. Полимеры с различными боковыми группами ..-••• j VI. Жидкокристаллические структуры, проявляемые блок-сополимерами Литература..............• 2. Внутримолекулярный ориентационный порядок и свойства полимер- ^ ных молекул в растворах........• 57 I. Введение..............• 59 II. Ориентационно-осевой порядок в цепной молекуле • „ • ' 62 III. Ориентационный порядок и оптическая анизотропия молекулярной ц Двойное лучепреломление в потоке и оптическая анизотропия цеиншл молекул ................. Равновесная жесткость молекул жесткоцепных полиамидов . Структура и конформация молекул ароматических полиамидов . Равновесная жесткость и внутримолекулярный порядок в некоторых жесткоцепных полимерах............. I. Магнитная анизотропия и внутримолекулярный порядок цепной молекулы................. Внутримолекулярный ориентационно-полярный порядок и дипольный момент цепной молекулы ............ Кинетическая гибкость и дипольная ориентация цепных молекул . Равновесные электрооптические свойства жесткоцепных полимеров в растворах ................ I. Внутримолекулярный ориентациояный порядок в гребнеобразных молекулах ................. II. Внутримолекулярный порядок и равновесная жесткость макромолекул привитых сополимеров ............. V. Кристаллоподобные молекулы с цепными боковыми группами /. Статистические сополимеры кристаллоподобных молекул .... /I. Образование надмолекулярной структуры в растворах кристаллоподобных молекул ............... Литература................ Жидкокристаллический порядок в полимерах с мезогенными боковыми группами ....... ............... Введение................. Мономеры ................. Жидкокристаллический порядок в плотно сшитых сетках .... Мезоморфный порядок в линейных полимерах....... А. Внутримолекулярный порядок.......... Б. Межмолекулярный порядок........... 1. Полимеры с линейными алкильными боковыми группами . 2. Полимеры с жесткими анизотропными боковыми группами Литература . ........... 3. II. \г. палочкообразных конденсационных полимеров II. III. IV. V. VI. II. III. IV. V. VI. Синтез и свойства Введение...... Синтезы...... A. Полиамиды..... Б. Полиамид гид разиды , . B. Полигидразиды Г. Полиэфиры..... Свойства растворов полимеров Производство волокон Свойства волокон .... Области применения .... Литература............. |. Жидкокристаллический порядок в полипептидах . . . . Введение.............. А. Вводные замечания........... Б. Конформация а-спирали......... Получение лиотропных полипептидных жидких кристаллов Теория жидкокристаллического состояния..... Холестерическая сверхструктура ......... Упорядоченность микроструктуры....... Реакция на внешние воздействия....... VII. Мезоморфная структура в твердой фазе.......-201 Литература...............-204 6. Жидкокристаллическая структура блок-сополимеров...... 205 I. Введение................. 206 •II. Методы определения структуры блок-сополимеров . 2Q8 A. Дифракция рентгеновских лучей......... 2оэ Б. Электронная микроскопия........... 212 B. Дифференциальная сканирующая калориметрия и дилатометрия 214 Г. Поляризационная микроскопия .... ......215 Д. Инфракрасная спектроскопия и круговой дихроизм . . . . 215 Е. Специальный метод определения структур...... 215 III. Сополимеры с аморфными блоками......... 217 A. Наблюдаемые структуры.......... . . 217 1. Ламелляр'Ные структуры........... 217 2. Гексагональная и обратная гексагональная структуры . . . 218 3. Кубическая и обратная кубическая структуры..... 219 Б. Локализация растворителя........... 220 1. Изучение переходов из высокоэластического состояния в стеклообразное методом дифференциальной сканирующей калориметрии 220 2. Изучение структурного фактора......... 220 3. Изучение микрофотографий........... 221 B. Стабильность доменов в упорядоченных структурах . . . . 221 1. Сухие сополимеры............. 221 2. Жидкокристаллические системы.......... 222 Г. Факторы, управляющие структурными параметрами .... 225 1. Влияние концентрации растворителя........ 225 2. Влияние природы растворителя-.......... 228 3. Влияние полимеризации растворителя........ 228 4. Влияние температуры............. 230 5. Влияние молекулярного веса сополимера....... 230 6. Влияние числа блоков и их относительного положения . . . 231 7. Влияние природы блоков........... 232 IV. 'Сополимеры с аморфным блоком и кристаллизующимся блоком . . 232 А. Изучение систем, содержащих растворитель для аморфного блока 23^ 1. Фазовые диаграммы............. 232 2. Наблюдаемые структуры........... 23л 3. Факторы, определяющие складчатость кристаллизующихся цепей •"* Б. Изучение систем, содержащих растворитель для кристаллизующегося блока............... ~~?. Г. Фазовые диаграммы............. ™%. 2. Наблюдаемые структуры.........• гГ? 3. Факторы, определяющие складчатость кристаллизующихся цепей ^ V. Сополимеры с полипептидным блоком и неполипептидным блоком А. Сополимеры с поливиниловым блоком и гидрофобным полипептид- ним блоком.............• • 244 1. Исследованные сополимеры.........• • 944 2. Наблюдаемые структуры............• 246 3. Влияние концентрации растворителя......• • Б. Сополимеры с поливиниловым блоком и гидрофильным полипеп- ^ тидным блоком . . . '.........• • 248 8. Сополимеры с полисахаридным блоком и полипептидным блоком ^g 1. Исследованные сополимеры........ 249 2. Наблюдаемые структуры.........• 249 VI. Заключительные замечания..........• 250 Литература..............• 8. Жидкокристаллический порядок в биологических . ^^gdif. 276 I. Введение............" 276 II. Жидкокристаллические биополимеры.......' 277 A. Жирные кислоты и родственные молекулы......' 277 Б. Белки.............. 278 B. Нуклеиновые кислоты...........' 278 Г. Надмолекулярные палочкообразные и нитевидные образования . . 279 III. Мембраны и слоистые системы........... 28Q A. Главные изученные материалы.......... 280 Б. Латеральная подвижность.......... 281 B. Модель структуры мембран........... 282 IV. Жидкокристаллические суперфазы в мышцах....... 284 А. Тонкая структура сократительного аппарата...... 284 Б. Сравнение с жидкими кристаллами.....•....' 287 V. Холестерические и нематические аналоги в скелетных тканях . . 290 A. Арки и спирали............._ 290 1. Арочная структура............' 290 2. Спирали................ 290 3. Ориентация арок.............." 292 4. Происхождение арок............_' 294 Б. Модели............. ' 296 1. Непрерывная и прерывистая закрутка........ 296 2. Спиральная модель............' 297 3. Арки и спирали в холестерических жидкостях......' 299 4. Поляризационная микроскопия спиралей ...... 299 5. Уравнения арок............'.'.' 300 B. Оптические свойства........... . 301 Г. Нематические псевдоморфозы....... . 302 VI. Нематические и холестерические аналоги в клеточных ядрах . . ' 302 A. Ядра сперматозоидов............' 302 Б. Хромосомы бактерий и жгутиковых .... ..'.'.' 303 B. Сравнение с жидкими кристаллами.......\ \ 303 VII. Мезоморфная .самоорганизация живых систем ...'.' .' .' 304 A. Разнообразие биологических аналогов жидких кристаллов ' ' 305 5. Двоякопреломляющие коллоиды и псевдоморфозы 307 B. Дефекты в мезофазах и их аналоги......' ' ' 309 VIII. Заключение........ • . . ^^ Литература.............'