Мавзу Полиэлектролитлар, геллар, суюқ кристаллар а polimer suyuq kristallar va anizotrop teksturalar

Мавзу 9. Полиэлектролитлар, геллар, суюқ кристаллар
А) Polimer suyuq kristallar va anizotrop teksturalar
Polimer molekulalarning o‘ziga xos tuzilishi va xususiyatlariga bog‘liq tarzda, ularning qattiq va suyuq fazalariga (holatlariga) xos ayrim xususuyatlarini o‘zida namoyon qiladigan termodinamik muvozanatli oraliq faza mavjud bo‘lib, uni suyuq kristall fazasi (holati) deb yuritishadi. Suyuq kristallarning agregat holati shubhasiz suyuqdir, ammo, ularda suyuqliklarga xos makromolekulalarining amorf va izotrof holatiga tegishli bo‘lgan yaqin tartibli tashkillanish kuzatilmaydi. Aksincha, kristall tuzilishga xos makromolekulalarning uzoq tartibli tuzilishi (yuqori orientatsion anizotropik holati) namoyon bo‘ladi, ammo, zanjirlararo, odatiy, bog‘lar (kovalent, vodorod, ion, metal, dispersion va sh. k.) shakllanmaydi, ya’ni kristall yacheyka va reshetkalar mavjud bo‘lmaydi. Suyuq kristall fazada makromolekulalarning termodinamik muvozanatli anizotropik holatda bo‘lishi, polimer suyuqlikni mezomorf holatli va mezofazali deb yuritilishiga asos bo‘ladi. Makromolekulalar suyuq kristall holatni namoyon qilishi uchun, ular albatta, anizometrik, ya’ni zanjirning kamida 40 – 60 % qismi qattiq va qolgan qismi egiluvchan bo‘lishi hamda ma’lum tavsifli entropiya va entalpiyaga ega bo‘lishi lozim. Bularning asosida suyuq kristallarda ikki tartib shakli amalga oshadi: orientatsion va koordinatsion. Birinchisi orientatsiyon tartib suyuq kristall holatlar, ya’ni nematik, cmektik, xolesterik teksturalar (faza yoki holatlar) uchun majburiy tavsifdir. Ikkinchi koordinatsion tartib smektik fazaga tavsifli bo‘lib, unda makromolekulalar qatlamlar ketma-ketligini hosil qiladi va bu qatlamlar ichida zanjirlar nafaqat parallel holatda, balki ularni og‘irlik markazlari koordinatsiyalangan bo‘ladi. Ushbu orientatsion va koordinatsion tartibli holatlar ketma-ketligi 6.4.1-rasmda Gibbs energiyasini (G) haroratga (T) bog‘liqlik fazoviy diagrammasi asosida ifodalangan.


6.4.1-rasm. Izotrop (Iz), nematik (N), smektik (Sm) va kristall (Kr) holatlarda bo‘la oladigan polimer tizimning fazaviy diagrammasi (a) va ushbu holatlarni chizmalari (b)

Bu ketma-ketlikning amalga oshishida fazaviy va agregat holatlar bir biriga mos kelmasligi, ya’ni uzoq tartiblanish va joylashish jipsligi hamda usullari turlicha bo‘lishi mumkin. Bunda holatlarning biridan ikkinchisiga almashishi I tur fazaviy o‘tish mexanizmi bo‘yicha, ya’ni termodinamik potentsiallarning birinchi hosilalarini keskin tarzda sakrab o‘zgarishlari va issiqlik yutilishi yoki chiqarilishi bilan amalga oshadi.
Suyuq kristallarning asosiy mezofazalari ichida o‘zining quyi holatlari mavjud bo‘lib, ular orasidagi o‘tishlar simmetriyalarining o‘zgarishi bilan bog‘lig va ular ham I tur fazaviy o‘tishlardir. Ular orasida nematik teksturadan xolesterik (Xl) teksturaning shakllanishi, ya’ni nematik tartibni (ikki o‘lchamli shakl) bir qator ketma-ket qatlamlar hosil qilishi va har bir qatlam oldingisiga nisbatan umumiy o‘q atrofida ma’lum burchakka (_xl) burilishi bilan amalga oshadi. Bu burchaklar diffirentsial qo‘shilsa yig‘indisi 180^o, hatto 360^o gacha ortib, molekulyar orientatsiya o‘zgarganligini ko‘rsatishi mumkin (6.4.2-rasm). Shuni ta’kidlash joizki, suyuq kristall holatni nafaqat anizometrik molekulalar, balki qutbli, aromatik siklli va azot yoki murakkab efirli guruhlari bo‘lgan polimer molekulalari ham namoyon qiladi. Bunday suyuq kristallar elektr va magnit maydon ta’siriga juda sezgir bo‘ladi va shu tufayli ularni elektromagnit suyuqliklar deb ham yuritishadi.


6.4.2-rasm. Xolesterik tekstura qatlamlarida orientatsiyon tartiblanish chizmasi: _xl - anizometrik makromolekulalarni x o‘qiga nisbatan burchlari

Suyuq kristall faza polimerni issiqlik ta’sirida suyultirish orqali suyultma ko‘rinishida hosil qilingan bo‘lsa termotrop va erituvchi ta’sirida eritma ko‘riniashida hosil qilingan bo‘lsa liotrop deyiladi.