Диэлектрические свойства системы: 4-н-пентилоксибензойная кислота–N-(4-н-бутилоксибензилиден)-4’-метиланилин

Objectives. Our aim was to study the dielectric properties of the 4-n-pentyloxybenzoic acid– N-(4-n-butyloxybenzylidene)-4’-methylaniline system and reveal how different concentrations of N-(4-n-butyloxybenzylidene)-4’-methylaniline additives affect the dielectric properties of 4-n-pentyloxybenzoic acid.Methods. System properties were investigated using polarization thermomicroscopy and dielcometry.Results. We found that dielectric anisotropy changes its sign from positive to negative at the transition temperature of the high-temperature nematic subphase to the low-temperature one. The anisotropy of the dielectric constant of N-4-n-butoxybenzylidene-4’-methylaniline has a positive value and increases as to the system approaches the crystalline phase. The crystal structure of the 4-n-pentyloxybenzoic acid contains dimers formed by two independent molecules due to a pair of hydrogen bonds. The crystal structure of N-(4-n-butoxybenzylidene)-4’-methylaniline contains associates formed by orientational interactions of two independent molecules. 4-n-Pentyloxybenzoic acid dimers (270 nm) and associates of N-4-n-butoxybenzylidene-4’- methylaniline (250 nm) proved to have approximately the identical length. Considering the close length values of the structural units of both compounds and the dielectric anisotropy sign, we assume that the N-4-n-butoxybenzylidene-4’-methylaniline associates are incorporated into the supramolecular structure of the 4-n-pentyloxybenzoic acid. The specific electrical conductivity of the compounds under study lies between 10−7 and 10−12 S∙cm−1. The relationship between the specific electrical conductivity anisotropy and the system composition in the nematic phase at the identical reduced temperature, obtained between 100 and 1000 Hz is symbatic. However, the electrical conductivity anisotropy values of the system obtained at 1000 Hz are lower compared to those obtained at 100 Hz. At N-(4-n-butoxybenzylidene)-4’-methylaniline concentrations between 30 and 60 mol %, the electrical conductivity anisotropy values are higher than those of the individual component.Conclusions. A change in the sign of the dielectric constant anisotropy of the 4-n-pentyloxybenzoic acid during nematic subphase transitions was established. We showed that the system has the highest dielectric constant anisotropy value when components have an equal number of moles. Highest electrical conductivity anisotropy values are observed when the concentration of the N-4-n-butoxybenzylidene-4᾽-methylaniline system lies between 30 and 60 mol %. Цель. Изучить диэлектрические свойства системы: 4-н-пентилоксибензойная кислота–N-(4-н-бутилоксибензилиден)-4’-метиланилин. Выявить влияние добавок N-(4-н-бутил­оксибензилиден)-4’-метиланилина различной концентрации на диэлектрические свойства 4-н-пентилоксибензойной кислоты.Методы. Свойства системы исследовались методами поляризационной термомикроскопии и диэлькометрии.Результаты. Установлено, что при температуре перехода высокотемпературной нематической субфазы в низкотемпературную диэлектрическая анизотропия меняет свой знак с положительного на отрицательный. Анизотропия диэлектрической проницаемости N-4-н-бутоксибензилиден-4’-метиланилина имеет положительные значения и увеличивается по мере приближения к фазовому переходу в кристаллическую фазу. В кристаллической структуре 4-н-пентилоксибензойной кислоты присутствуют димеры, образованные двумя независимыми молекулами за счет пары H-связей. В кристаллической структуре N-(4-н-бутоксибензилиден)-4’-метиланилина присутствуют ассоциаты, образованные за счет ориентационных взаимодействий двух независимых молекул. Отмечена близость длин димеров 4-н-пентилоксибензойной кислоты (270 нм) и ассоциатов N-4-н-бутоксибензилиден-4’-метиланилина (250 нм). Учитывая близость длин структурных единиц обоих соединений и знак диэлектрической анизотропии, можно предположить, что ассоциаты N-4-н-бутоксибензилиден-4’-метиланилина встраиваются в надмолекулярную структуру 4-н-пентилоксибензойной кислоты. Удельная электропроводность исследуемых соединений лежит в диапазоне 10−7–10−12 См·см−1. Зависимости анизотропии удельной электропроводности от состава системы для нематической фазы при одинаковой приведенной температуре, полученные на частотах 100 и 1000 Гц, имеют симбатный характер. Однако величины анизотропии удельной электропроводности системы, определенные на частоте 1000 Гц, ниже, чем на частоте 100 Гц. При концентрации N-(4-н-бутоксибензилиден)-4’-метиланилина от 30 до 60 мол. % значения анизотропии удельной электропроводности системы выше, чем для индивидуального компонента.Выводы. Установлена смена знака анизотропии диэлектрической проницаемости 4-н-пентилоксибензойной кислоты при переходе между нематическими субфазами. Показано, что самое высокое значение анизотропии диэлектрической проницаемости система имеет при эквимолярном соотношении компонентов. Наибольшие значения анизотропии удельной электропроводности наблюдаются при содержании в системе от 30 до 60 мол. % N-(4-н-бутоксибензилиден)-4’-метиланилина.