Автореферат (Фазовые равновесия в системах из жидкокристаллических алкилоксибензойных кислот)

На правах рукописиЕфремова Екатерина ИгоревнаФазовые равновесия в системах из жидкокристаллическихалкилоксибензойных кислот02.00.04 – Физическая химияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата химических наукМосква – 2017Работа выполнена на кафедре неорганической химии федерального государственногобюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московскийтехнологический университет»Научный руководитель:кандидат химических наук, доцентКудряшова Зоя АлександровнаОфициальные оппоненты:доктор химических наук, профессорУсольцева Надежда ВасильевнаФГБОУ ВО«Ивановский государственный университет»доктор химических наук, доцентСеливанова Наталья МихайловнаФГБОУ ВО«Казанский национальный исследовательскийтехнологический университет»Ведущая организация:ФГБОУ ВО«Санкт-Петербургский ГосударственныйУниверситет»Защита состоится «19» апреля 2017 г.

в 1300 на заседании диссертационного советаД 212.131.10 на базе ФГБОУ ВО «Московский технологический университет» по адресу:119571, г. Москва, Проспект Вернадского, 86, зал ученого совета (ауд. М-119).С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке на сайте ФГБОУ ВПО «Московскийтехнологический университет» www.mirea.ruАвтореферат разослан «____» ____________ 2017 г.Ученый секретарьдиссертационного совета, к.х.н.Е.Е. Никишина1Общая характеристика работыАктуальность темыИзучение жидких кристаллов (ЖК) представляет огромный интерес, так как,благодаря сочетанию уникальных свойств — текучести и анизотропии, они являютсяважной составляющей в технологии производства электронных устройств и в клеткахживых организмов.

Научная проблема создания мезогенных систем, обладающихнеобходимымидляпрактическогопримененияэлектрофизическимисвойствами,существует достаточно давно. В последние время одним из перспективных направленийдля создания ЖК является моделирование супрамолекулярных материалов с помощьюспецифического межмолекулярного взаимодействия водородной связи (Н–связи). Однаконеобходима методика, в основе которой лежит проверка возможности образованияв рассматриваемой системе новых фаз с помощью нековалентных взаимодействий.Построение фазовых диаграмм состояния, исследование свойств компонентов ЖКматериалов, выявление закономерностей в типе взаимодействия является актуальнымпоскольку, образование Н-связей отражается на характере фазового поведения в системеи позволяет судить о возможности образования новых фаз.Наиболее подходящими объектами для получения корреляций между диаграммамии перспективностью систем могут служить алкилоксибензойные кислоты (АОБК).

Они,благодаря своему строению и способности к образованию прочных водородных связей,являются удобной моделью при создании новых мезогенных материалов.Цельработы:установлениезакономерностейвлияниядлиныконцевыхзаместителей и типа мезоморфизма в бинарных системах АОБК на основные физикохимические свойства в этих системах.Были поставлены задачи:− изучить фазовое состояние, мезоморфизм в бинарных системах гомологовАОБК с различными длинами алифатических заместителей и разным типоммезоморфизма;− с использованием набора методов физико-химического анализа (ФХМА)проанализировать влияние длин алифатических заместителей молекул АОБК всистемах на их диэлектрические, оптические и объемные свойства;2− установитькорреляциимеждужидкокристаллическими(ЖК)свойствамиизученных систем и их составом, структурой исходных компонентов;− выявить признаки, позволяющие предсказывать тип взаимодействия в бинарныхсистемах на основе карбоновых кислот.Научная новизна работы:1.

Впервые получены 4 полные фазовые Т-х диаграммы для систем п-нгептилоксибензойная кислота (7ОБК) – п-н-ундецилоксибензойная кислота(11ОБК); п-нгексилоксибензойная кислота (6ОБК) – п-н-пентилоксибензойная кислота(5ОБК); п-нгексилоксибензойная кислота(6ОБК) – п-н-оксилоксибензойная кислота(8ОБК); п-нгексилоксибензойная кислота(6ОБК) – п-н-децилоксибензойная кислота(10ОБК).2.

Определены составы и температуры плавления смесей, отвечающих точкамнонвариантных равновесий, энтальпии плавления в четырех системах.3. Установлено, что при соотношении компонентов 2:1 в системе 7ОБК – 11ОБКобразуется промежуточная фаза γ.4. Выявлены закономерности в фазовом поведении, позволяющие прогнозироватьтип взаимодействия в системах на основе АОБК.Практическая значимость работы:Предложена модель, позволяющая предсказывать тип взаимодействия в бинарныхсистемах АОБК.Полученные в работе экспериментальные и вычисленные физико-химические величины могут быть использованы при конструировании ЖК материалов спрогнозируемым комплексом мезоморфных и физических свойств.Положения, выносимые на защиту:1. Вид фазовых диаграмм 7ОБК–11ОБК, 6ОБК–5ОБК, 6ОБК–8ОБК, 6ОБК–10ОБК.Результаты исследования физико-химическими методами данных систем.2.

В твердокристаллической фазе при соотношении 7ОБК к 11ОБК 2:1 образуетсяновая промежуточная фаза – сокристалл с уникальными электрофизическими свойствами.33. Влияние длины алкильного заместителя на тип фазовых переходов в системах.4. Предложена методика для определения типа взаимодействия в бинарныхсистемах на основе АОБК.Методы исследования: При выполнении работы использованы: поляризационнаяполитермическая микроскопия (ППМ), дифференциальная сканирующая калориметрия(ДСК), диэлькометрия, дилатометрия, рентгенофазовый анализ (РФА), малоугловоерассеяние (SAXS).Личный вклад автора. Диссертантом поставлены задачи, выполнен весь объемэкспериментальной работы по всем ФХМА, обработке экспериментальных данныхи анализ полученных результатов.Апробация работы.

Материалы диссертационной работы были доложены на VIМеждународнойнаучнойконференции«Кинетикамеханическихкристаллов.Самоорганизация при фазообразовании» (Иваново, 2010 г.), III конференции с элементаминаучной школы для молодежи «Органические и гибридные наноматериалы» (Иваново,2011 г.), IV Молодежной научно-технической конференции «Наукоемкие химическиетехнологии-2011» (Москва, 2011), XIV Международной научно-технической конференции«Наукоемкиехимическиетехнологии-2012»(Тула,2012),ПервойВсесоюзнойконференции по жидким кристаллам (Иваново, 2012), XIX International conference onchemical thermodynamics in Russia Moscow-2013 (Москва, 2013), IV конференциис элементами научной школы для молодежи «Органические и гибридные наноматериалы»(Иваново, 2013), X Санкт-Петербургской конференции молодых ученых «Современныепроблемы науки о полимерах» (Санкт-Петербург,2013), XV International ScientificConference«High-Tech In Chemical Engineering-2014», School conference on chemicalengineering XI Санкт-Петербургской конференции молодых ученых «Современныепроблемы науки о полимерах» (Санкт-Петербург, 2014), V конференции с элементаминаучной школы для молодежи «Органические и Гибридные Наноматериалы» (Иваново,2015 г.), XX Interenational Conference on Chemical Thermodynamics in Russia RCCT-2015(Nizhni Novgorod,2015), XX Менделеевский съезд по общей и прикладной химии,(Екатеренбург, 2016).4Публикации.

Основное содержание работы опубликовано в 3 журналах,рекомендованных перечнем ВАК, главой в монографии и 13 тезисах докладов намеждународных и Российских конференциях.Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав,заключения, списка литературы, приложения. Общий объем диссертации 165 страниц,включая 38 рисунков, 4 таблицы и список литературы из 152 наименований.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обосновывается актуальность темы исследования, изложены цели изадачи диссертационной работы, показана научная новизна и практическая значимостьработы, представлены основные положения, выносимые на защиту.Первая глава представляет собой литературный обзор, в котором рассмотреносовременное состояние исследований в области супрамолекулярных ЖК систем исамоорганизующихсявысокомолекулярныхсистем,образованныхблагодарявозникновению водородных связей. Также представлены термодинамические модели,описывающие взаимодействия в системах с ЖК и границы их применимости.

Рассмотреносостояние исследований систем, образованных п-н-алкилоксибензойными кислотами.Проанализировано влияние Н-связи на физико-химические свойства (оптические,диэлектрические) ЖК. Описаны современные области применения ЖК в науке и технике.В результате анализа рассмотренных литературных данных подводится краткийитог и формулируется цель данной работы. Здесь же обосновывается выбор объектовисследования.Во второй главе описаны объекты исследования (табл. 1), условия полученияобразцов, использованные методы исследования.В качестве исследуемых жидкокристаллических веществ были использованы п-налкилоксибензойные кислоты с различной длиной концевых заместителей и типоммезоморфизма.5Таблица 1Характеристика мезогенных кислот типа:ФормулаНазвание кислотыСnH2n+1-Ф.