[논문]Synthesis and Properties of Combined Main-Chain/Side-Chain Liquid Crystalline Polymers with Cholesteryl and Azobenzene Groups

Gu, Su-Jin; Lee, Eung-Jae; Bang, Moon-Soo

doi:10.7473/ec.2019.54.1.14

Synthesis and Properties of Combined Main-Chain/Side-Chain Liquid Crystalline Polymers with Cholesteryl and Azobenzene Groups 원문보기

Elastomers and composites = 엘라스토머 및 콤포지트, v.54 no.1, 2019년, pp.14 - 21

Gu, Su-Jin (Division of Advanced Materials Science and Engineering, Kongju National University) , Lee, Eung-Jae (Dept. of Bioenvironmental & Chemical Engineering, Chosun College of Science & Technology) , Bang, Moon-Soo (Division of Advanced Materials Science and Engineering, Kongju National University)

Abstract ▼ AI-Helper

Main-chain/side-chain liquid crystalline polymers (MCSCLCPs) combined with an azobenzene group and a cholesteryl group were synthesized to impart light and temperature sensitivity to the polymer. The polymers were designed with the azobenzene unit as the mesogenic group of the main-chain and various compositions of the azobenzene and cholesteryl units as the mesogenic group of the side-chain. The chemical structures and physical properties of the synthesized polymers were investigated by Fourier transform infrared spectroscopy, proton nuclear magnetic resonance spectroscopy, differential scanning calorimetry, thermogravimetric analysis, polarized optical microscopy, and ultraviolet-visible (UV-Vis) spectroscopy. All the MCSCLCPs were amorphous and exhibited enantiotropic liquid crystal phases; these polymers achieved the nematic phase with increasing content of the azobenzene group and exhibited the cholesteric phase with weak liquid crystallinity as the content of the cholesteryl group was increased. Furthermore, the polymers containing the azobenzene group showed photoisomerization when exposed to UV-Vis light, and the CP-A3C7 and CP-A5C5 polymers exhibited thermochromism in the temperature range of the liquid crystal phase.

주제어

표/그림 (15)

그림 Figure 1. Chemical structures of monomers.
표 Table 1. Phase^a Transition Temperatures of Monomers
그림 Figure 2. Synthesis routes of monomer DHAB.
그림 Figure 3. Synthesis scheme of polymers.
표 Table 2. Yield, and the Composition of the Monomers used in theSynthesis of Polymers
그림 Figure 4. FT-IR spectra of polymers (KBr).
그림 Figure 5. ¹H-NMR spectra of polymers (TFA-d or TCE-d₂).
표 Table 3. Inherent Viscositya and Solubility Test of Polymers
그림 Figure 6. DSC thermograms of polymers.
그림 Figure 7. TGA thermograms of polymers.
그림 Figure 8. DTG curves of polymers.
표 Table 4. DSC and TGA Data of Polymers
그림 Figure 9. Cross-polarized optical micrographs of polymers(magnification of x50).
그림 Figure 10. UV/Vis absorption spectra of polymers.
표 Table 5. Photoisomerization Rate Constants of Polymers in THF

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 다양한 분야에서 활용되어질 수 있는 고분자 광기능성 소재를 개발하기 위한 연구의 일환으로 고분자 주사슬에는 광감성 작용기인 아조벤젠기를, 곁사슬에는 콜레스테릭 액정 유도기인 콜레스테릴기와 아조벤젠기가 다양한 조성비를 갖도록 설계된 복합형 액정고분자를 합성하고 이들의 특성을 조사하였다.

제안 방법

본 연구에서는 메소젠기로써 아조벤젠기와 콜레스테릴기를 사용하여 복합형 액정고분자를 합성하였다. 주사슬의 메소젠기로써 아조벤젠기를, 곁사슬 메소젠기로써 아조벤젠기와 콜레스테릴기를 갖도록 복합형 액정고분자를 설계하여 합성하고 이들의 특성을 조사한 결론은 다음과 같다.
합성된 고분자들의 분석에 이용된 기기와 방법은 다음과 같다. 화합물의 화학구조 분석은 적외선분광기(FT-IR, Perkin Elmer Spectrum 1000)와 ¹H-핵자기공명분광기(¹H-NMR, JEOL JNM-AL 300)를, 열분석은 시차주사열량계(DSC, TA DSC Q20)와 열중량분석기(TGA, TA TGA Q50)를, 액정성 확인은 가열판(Linkam TP 92)이 장착된 편광현미경(POM, Olympus BX41)과 용융점 측정기(Fisher Scientific Co.)를, 광화학적 성 질은 UV/Vis 분광기 (Optizen 2120 UV Plus)를 이용하였다.

대상 데이터

본 연구에서 사용된 시약으로 4-아미노페놀, 페놀 1,6-헥세 인다이올은 Aldrich 사 제품을 사용하였으며, 고분자의 합성 에 사용된 저분자 화합물인 2,5-Bis(6-(4,4'-cyanoazobenzene)- hexyloxy)terephthalic acid와 2,5-Bis(6-(cholesteryloxy)hexyloxy)terephthalic acid는 본 연구진에 의해 준비되어 있던 것을 사용하였다. 합성 시 중축합 촉매로 사용된 피리딘과 염화티 오닐은 각각의 정제방법¹⁹에 따라 정제 후 사용하였다.

성능/효과

복합형 액정고분자들은 곁사슬의 벌키성으로 인하여 모두 비결정성 고분자였으며, 모두 양방성 액정임이 확인하였다. 곁사슬에 아조벤젠기의 함량이 증가할수록 네마틱 액정상을, 콜레스테릴기의 함량이 증가할수록 콜레스테릭상을 나타냈으나 액정성은 작아지는 것으로 관찰되었다. 고분자들 중, CP-A3C7와 CP-A5C5 만이 열 변색 현상을 보여 주었다.
고분자들 중, CP-A3C7와 CP-A5C5 만이 열 변색 현상을 보여 주었다. 따라서, 고온에서의 열변색 액정고분자를 제조하기 위해서는 주사슬을 구성하는 단위체의 함량을 조절함으로써 열변색 가능 온도를 조절할 수 있으며, 곁사슬의 메소젠기의 함량을 조절함으로써 액정상과 열변색성을 조절할 수 있을 것으로 판단된다. 고분자들은 자외선-가시광선 조사에 의하여 광이성질화 현상을 나타냈으며, 계산된 광이성질화 속도는 고분자들의 화학구조의 유사성으로 인하여 비슷한 값으로 확인되었다.
복합형 액정고분자들은 곁사슬의 벌키성으로 인하여 모두 비결정성 고분자였으며, 모두 양방성 액정임이 확인하였다. 곁사슬에 아조벤젠기의 함량이 증가할수록 네마틱 액정상을, 콜레스테릴기의 함량이 증가할수록 콜레스테릭상을 나타냈으나 액정성은 작아지는 것으로 관찰되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	복합형 액정고분자란 무엇인가?	복합형 액정고분자(Combined main-chain/side-chain liquid crystalline polymers, MCSCLCPs)는 주사슬과 곁사슬 모두에 메소젠기를 가지는 액정고분자로써, 주사슬 액정고분자의 기계적 물성과 곁사슬 액정고분자의 액정 안정성 등의 특성이 함께 작용하여 넓은 액정온도구간을 갖는 고성능, 고기능성의 재료로서 다양한 분야에서의 활용성이 기대된다. 복합형 액정고분자에 대한 연구로써 기초적인 연구는 주로 주사슬과 곁사슬의 구조와 성질의 상관성을 규명하는 것으로 주사슬의 경우, 강직성이나 유연성에 대하여, 곁사슬의 경우, 메소젠기를 주사슬에 연결시키는 유연격자의 종류와 역할에 대한 것 등을 들 수 있다.
	분자내에 카이랄 구조를 가지는 물질들은 무엇인가?	특히, 분자내에 카이랄 구조를 갖는 카이랄 네마틱, 카이랄 스멕틱 액정물질들은 다양한 광학적 특성을 나타내며, 이들 중의 하나로써 외부로부터 빛, 열, 전기, 압력, pH 등, 다양한 자극에 의해 변색 현상을 나타낼 수 있기 때문에 여러 분야 에서 활용되고 있다. 6-8 콜레스테릭 액정은 카이랄 구조를 갖는 액정 분자 층들이 나선형으로 쌓여 있으며, 이 나선의 주기인 피치가 외부자극에 의해 조절되면 특정 파장의 빛을 반 사하게 되어 변색 현상을 나타내게 된다.
	복합형 액정고분자의 응용연구로는 무엇이 있는가?	복합형 액정고분자에 대한 연구로써 기초적인 연구는 주로 주사슬과 곁사슬의 구조와 성질의 상관성을 규명하는 것으로 주사슬의 경우, 강직성이나 유연성에 대하여, 곁사슬의 경우, 메소젠기를 주사슬에 연결시키는 유연격자의 종류와 역할에 대한 것 등을 들 수 있다. 또한, 응용연구로는 주사슬이나 곁사슬에 광감성 구조나 카이랄 구조와 같은 기능성 작용기를 도입하여 콜레스테릭 또는 카이랄 스멕틱 액정고분자와 같은 광 기능성 액정고분자를 이용하는 연구들이 진행되고 있다. 1-5

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This work is based on the thesis submitted by S. J. Gu for M. Eng. degree, Kongju University, Cheonan, Korea, (2016).

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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