Espalhamento de luz estático e dinâmico em polímeros líquido-cristalinos do tipo poliacrilatos

Abstract

As propriedades de soluções diluídas e semi-diluídas de polímeros líquido cristalinos do tipo poliacrilato foram investigadas através de espalhamento de luz estático e dinâmico. Alguns importantes parâmetros tais como raio de giro, peso molecular ponderal médio, segundo coeficiente virial, coeficiente de difusão e raio hidrodinâmico foram obtidos. Soluções diluídas para os dois diferentes pesos moleculares investigados em ambos os solventes Utilizados, 1HF e tolueno, mostram que o comportamento dos polímeros em relação a sua arquitetura é típico de cadeia linear flexível, enquanto que a conformação dos mesmos em solução é dependente do peso molecular. Para soluções com concentrações relativamente altas, uma maior repulsão entre as cadeias do que para macromoléculas lineares é atribuída à presença dos grupos mesogênicos laterais. Detectou-se a presença de clusters para todas as soluções a partir de concentrações de aproximadamente 50mg/mL, que foi determinada como sendo a concentração caracteristica do início da formação de agregados em solução. Esta concentração foi detenninada através de medidas de luz despolarizada e pelo estudo do coeficiente de difusão dos clusters. Uma forte dependência angular da luz espalhada no espalhamento de luz estático, o aparecimento de um segundo decaimento, de tempo longo, nas funções de correlação temporal obtidas no espalhamento de luz dinâmico, bem como uma queda brusca no valor do módulo osmótico indicam a presença de clusters de tamanho muito grande em todas as soluções com concentrações maiores do que 150mg/mL. A independência em relação ao solvente utilizado e a pouca dependência do peso molecular dos polímeros para a formação dos clusters, indicam que os mesmos são formados devido às interações entre os grupos mesogênicos de diferentes cadeias em solução, independentemente de uma interpenetração das mesmas.

The properties of dilute and semi-dilute solutions of polyacrilate liquid crystals have been investigated by static and dynamic light scattering. Some important parameters like radius of giration, average molecular wheight, second virial coefficient, diffusion coefficient and hydrodynamic radius could be determined. Dilute solutions of polyacrilates of two different molecular weights investigated in THF and toluene showed common flexible chain behavior. The form of these polymers in solution showed molecular weight dependence. For solutions with moderately high concentrations a stronger repulsion than linear macromolecules can be explained due to mesogenic groups appended to polymer backbone. The presence of clusters was detected for all solutions at concentrations above 50mg/mL. ln this work, this concentration is related to a characteristic concentration, in which cluster formation begin in solution and was determined by the diffusion coefficient of clusters as well as depolarized light scattering. A strong angular dependence in the static light scattering, the appearance of a second, slow motion in the time correlation function in the dynamic light scattering and a downturn of the osmotic modulus indicated the presence of big clusters in all solutions in concentration above 150mg/mL. The results showed that cluster formation is independent of the solvent used and only a slight molecular weight dependence was observed. These are indications that clusters are formed due to interactions between mesogenic groups of different chains in solution, which are independent of chains entanglement.