Hidrojen Bağlı Termotropik Yan Zincirli Sıvı Kristalik Polimerlerin Dielektrik Spektroskopisi

Abstract

Yan zincirli sıvı kristalik polimerler, hem polimerlerin özelliklerini, hem de sıvı kristallerin özelliklerini göstermeleri bakımından oldukça ilgi çekici malzemelerdir. Yan zincirli sıvı kristalik polimer (SCLCP) yapılar, sıvı kristalik mezojen grupların polimer omurgaya kovalent bağlarla bağlanmasıyla oluşurlar. Üzerinde çalışmış olduğumuz poli(4-vinil piridin) bazlı hidrojen bağlı termotropik yan zincirli sıvı kristalik polimer (PLC6PVPRD) bir tane hidrojen bağı içermektedir. Dielektrik spektroskopi yöntemiyle 133 K- 423 K sıcaklık aralığında ve 10-3 Hz’den 107 Hz’e kadar geniş bir frekans aralığında dielektrik ölçümler yaptık. Kompleks dielektrik fonksiyonunun gerçel ve sanal kısımlarının sıcaklık fonksiyonlarını inceleyerek, malzememizde ardışıklı faz geçişlerinin meydana geldiğini gözlemledik. Ardışıklı faz geçişlerinin meydana gelmesi durulma süreçlerinin varlığını ortaya koyduğu ve bu süreçler hakkında bilgi verdiği için, kompleks dielektrik fonksiyonun sanal kısmını frekans fonksiyonu olarak inceledik. Camsı geçiş sıcaklığının altında, yan zincirin hareketinden kaynaklanan sırasıyla γ ve β durulma süreçlerini, camsı geçişin üzerindeki sıcaklıklarda ise polimerik omurganın hareketinden kaynaklanan α durulma sürecini ve mezojen grubun kısa eksen etrafındaki hareketiyle ilişkili olan δ durulma sürecini tespit ettik. Durulma zamanlarının sıcaklık ilişkilerini Arrhenius ve Vogal-Fulcher-Tammann (VFT) bağıntılarına göre belirledik. γ, β ve δ süreçleri Arrhenius bağıntısına ve α durulma süreci ise VFT bağıntısına oturtuldu. Durulma zamanlarının sıcaklık bağımlılığının parametrelerini belirleyerek, PLC6PVPRD örneğinde molekül dinamiğini ve ardışıklı mezofaz değişimleriyle molekül dinamiğinin nasıl etkilendiğini ortaya çıkardık.

Side Chain liquid Crystalline Polymers (SCLCPs) are very interesting material due to their ability to show the properties of both polymers and liquid crsytals. SCLCP structure is formed by combination of mesogenic groups that have liquid crystal properties with polymeric backbone. Hydrogen bonding thermotropic side chain liquid crystalline polymer poly (4-vinly pyridine) PLC6PVPRD consists of only one hydrogen bonding. By dielectric spectroscopy method, the measurement is made in a wide range of temperature from 133 K to 423 K, and frequency from 10-3 to 107 Hz. We analyze the temperature dependence of the real and imaginary part of complex dielectric function and the material shows sequential liquid crystalline mesophase transitions. Since the sequential mesophases give information about the relaxation times, we observe the frequency dependence of the imaginary part of complex dielectric function. Below the glass transition temperature, we observe the γ and β relaxation processes that are local motion of side chain. Above the glass transition temperature, we obtain α relaxation process that ascribes the motion of polymeric backbone and δ process due to movement of mesogenic groups around the short axes of the side chain. Temperature dependence of the relaxation times is determined by fitting the spectral data with respect to Arrhenius and Vogal-Fulcher-Tammann (VFT) equations. γ, β and δ show Arrhenius behavior and α relaxation shows VFT behavior. We determine the fit parameters. By using these data, we analyze the molecular dynamics of PLC6PVPRD sample and how the molecular dynamics affected with changing mesophases sequentially.