Details

Autor(en) / Beteiligte

• Tang, Mingxue
• Schmidt, Claudia
• Kitzerow, Heinz-Siegfried

Titel

Investigation of a polymer-dispersed liquid crystal system by NMR diffusometry and relaxometry

Erscheinungsjahr

2013

Verknüpfte Titel

Beschreibungen/Notizen

• Tag der Verteidigung: 26.02.2013
• Paderborn, Univ., Diss., 2013
• ger: Polymer-eingebettete Flüssigkristalle (PDLCs) bestehen aus einer Dispersion flüssigkristalliner Tropfen in einer Polymermatrix. Sie sind wegen ihrer einzigartigen Eigenschaften und möglichen Anwendungen von Interesse. Die Eigenschaften von PDLCs hängen vom Grad der Phasenseparation und der Tropfengröße ab. Strukturuntersuchungen können zu einem besseren Verständnis und zur Optimierung von PDLCs beitragen.Hauptziel dieser Doktorarbeit war die Untersuchung von PDLCs durch NMR-Techniken. Diffusionskonstanten und Spin-Gitter-Relaxationszeiten im Labor- (T1) und im rotierenden Koordinatensystem (T1) wurden für PDLCs und Ausgangsmischungen, bestehend aus dem Monomer Trimethylolpropan-Triacrylat (TMPTA) und der kommerziellen nematischen Mischung E7, gemessen.Aus der temperaturabhängigen Variation der Dipolaufspaltung von 1H-Spektren wurden die nematisch-isotrope Umwandlungstemperatur und der nematische Ordnungsparameter von E7 und, zum Vergleich, dem Flüssigkristall 5CB bestimmt. Die Diffusionskonstanten in TMPTA/E7-Mischungen, bestimmt durch NMR mit gepulsten Feldgradienten, steigen, bedingt durch die geringere Viskosität von E7, für beide Komponenten mit dem Massenbruch an E7 an. Im PDLC diffundiert E7 wegen der Behinderung durch die Polymermatrix langsamer als im Bulk.T1 und T1 sind in der flüssigen bzw. flüssigkristallinen Phase von TMPTA und reinem E7 länger als im PDLC und im reinen Polymer. Grund ist die geringere Mobilität in den Polymerproben. Die im Vergleich zum reinen Polymer noch kürzere T1-Zeit im PDLC deutet auf eine Antiweichmacherwirkung der E7-Moleküle hin. In reinem E7 zeigen die gut geordneten stäbchenförmigen Moleküle eine starke C-H-Dipolkopplung, die zu Oszillationen in der Kreuzpolarisationskurve führt.
• eng: Polymer-dispersed liquid crystals (PDLCs) are polymer composites containing a dispersion of liquid crystal droplets in polymer networks. PDLCs have attracted much attention due to their unique properties and potential usage. The properties of PDLCs depend on the degree of phase separation and the size of liquid crystal droplets. To investigate the structure will help us to better understand and optimize PDLCs.The main aim of this PhD thesis was to investigate PDLCs by NMR techniques. Diffusion constants and spin-lattice relaxation times in the laboratory (T1) and rotating frame (T1) were measured for PDLCs as well as precursor mixtuures based on the trifunctional monomer trimethylolpropane triacrylate (TMPTA) and the commercial nematic mixture E7.The variation of the main dipolar splitting of 1H spectra with increasing temperature was analyzed to obtain the nematic-to-isotropic phase transition temperature and the nematic order parameter of E7 and, for comparison, the nematic liquid crystal 5CB.Diffusion constants in TMPTA/E7 mixtures, measured by pulsed-field gradient NMR, increase for both E7 and TMPTA as the mass fraction of E7 increases, due to the lower viscosity of E7. E7 in the PDLC diffuses more slowly than in the bulk because of the hindrance by the polymer matrix.T1 and T1 relaxation times in the liquid or liquid-crystalline phases of TMPTA and bulk E7 are higher than in the PDLC and the pure polymer, due to the lower mobility in the polymer samples. T1 in the PDLC is even shorter than in the pure polymer, indicating an anti-softening effect caused by E7 molecules. In bulk E7, the well-ordered rod-like molecules exhibit a unique H-C dipolar coupling, which leads to oscillations in the cross-polarization curve. However, in the PDLC, the anchoring effect at the boundary between the polymer and LC droplets disturbs the molecular order resulting in a smooth cross polarization curve.