Hidrojen Bağlı Yan Zincir Sıvı Kristal Polimerlerin Sentezi Ve Karakterizasyonu

Abstract

Son yıllarda, supramoleküler sıvı kristaller gibi, yeni sıvı kristal malzemelerin hazırlanmasında hidrojen bağı uygulamaları hızla gelişmektedir. Supramoleküler sıvı kristaller, moleküler türlerin, hidrojen bağları gibi kovalent olmayan moleküller arası kuvvetler vasıtasıyla oluşturdukları komplekslerdir. Mesojenik özellikler, çeşitli proton verici ve proton alıcı gruplarla kolayca değiştirilebilir ve başlangıç türlerinin özelliklerinden farklı yeni sıvı kristal özelliklere sahip supramoleküler yapılar elde edilebilirler. Hidrojen bağlı sıvı kristal malzemeler, gösterge, biyomalzeme ve elektro-optik malzemeler için çeşitli uygulama potansiyeline sahiptirler. Bu çalışma, hidrojen bağ alıcı olarak üç farklı polimerin ve hidrojen bağ verici olarak üç farklı 4 -(n-hidroksi alkoksi)-4-siyanobifenil türevlerinin (n=6,8,11) hazırlanarak, H-bağlı yan zincir sıvı kristal polimer sentezinde kullanımlarını tanımlamaktadır. İlk aşamada, hidrojen bağı alıcı polimerler poli(vinil imidazol) ve poli(4-vinil piridin), monomerlerinin serbest radikal polimerizasyonu ile hazırlanmıştır. Poli(vinil pirolidon) ticari olarak elde edilmiştir. Hidrojen bağı verici bileşikler, farklı sayıda metilen grubu içeren hidroksi halojenürler ile hidroksi siyano bifenil mesojenlerinin reaksiyonu ile sentezlenmiştir. İkinci aşamada, hidrojen bağ verici bileşiklerin hidroksil grubu ile hidrojen bağ alıcı polimerlerin imidazol, pirolidon ve pridin grupları arasındaki H-bağı etkileşimleri vasıtasıyla istenilen H-bağlı yan zincir sıvı kristal polimerler hazırlanmıştır. Hidrojen bağı oluşumu FT-IR spektroskopisi yöntemiyle kanıtlanmıştır. Sıvı kristal özellikleri saptamak ve 4 -(n-hidroksi alkoksi)-4-siyanobifenil türevlerinin ve hidrojen bağlı polimerlerinin sıvı kristal fazlarını belirlemek için, Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ve Polarize Optik Mikroskop (POM) kullanılmıştır. Hidrojen bağı ve dipolar etkileşiminin birleşimi sıvı kristal davranışların oluşumuna neden olmuştur.Recently, the application of hydrogen bonding in the formation of new liquid crystalline materials, ie. supramolecular liquid crystals has been rapidly developed. Supramolecular liquid crystals are molecular complexes generated from complexation of molecular species through non-covalent intermolecular forces, e.g. hydrogen bonding. The mesogenic properties can be easily modified by several proton donors and proton acceptors, and new liquid crystalline properties, which are different from those of their original moieties, can be obtained by supramolecular structures. Hydrogen bonded liquid crystalline materials have various potential in the fields of display, biomaterials and materials for electro-optical applications. This study describes the preparation of three different polymers as hydrogen bond acceptor and three different 4 -(hydroxyalkoxy)-4-cyanobiphenyl derivatives (n=6,8,11) as hydrogen bond donor. In the first step, poly(vinyl imidazole)(PVI) and poly(4-vinyl pyridine) (PVP) hydrogen bond acceptors were prepared by free radical polymerization of related monomers. Poly(vinyl pyrrolidon) was purchased commercially. The hydrogen bond donors were synthesized by the reaction of hydroxy halides having different number of methylene unit with hydroxy cyano biphenyl mesogens. In the second step, the hydrogen bond donors were attached to the proton acceptor polymers through H-bond interactions between the hydroxyl group of hydrogen bond donors and imidazole, pyrrolidone and pyridine groups of the hydrogen bond acceptors to yield the desired side chain liquid crystalline polymers. The formation of H-bond was confirmed by using FTIR spectroscopy. To confirm the liquid crystalline nature and to identify the phases of 4 -(hydroxyalkoxy)-4-cyanobiphenyl derivatives and corresponding H-bonded polymers, differantial scanning calorimetry (DSC) and polarising optical microscopy (POM) were employed. The co-operation of hydrogen-bonding and dipolar interactions resulted in the formation of LC behaviour.