CN102660298B - 一种智能电网电表用混合液晶材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能电网电表用液晶组合物。所述液晶组合物，含1～40%选自式（Ⅰ-a）和（Ⅰ-b）的化合物作为第一组份，0～20%选自式（Ⅱ-a）、（Ⅱ-b）、（Ⅱ-c）的化合物第二组份，2～20%选自式（Ⅲ-a）、（Ⅲ-b）、（Ⅲ-c）的化合物作为第三组份、0～10%选自式（Ⅳ-a）、（Ⅳ-b）的化合物作为第四组份，10～50%选自式（Ⅴ-a）、（Ⅴ-b）、（Ⅴ-c）的化合物第五组份、1～50%选自式（Ⅵ-a）、（Ⅵ-b）、（Ⅵ-c）、（Ⅵ-d）的化合物作为第六组份、0～35%选自式（Ⅶ-a）、（Ⅶ-b）、（Ⅶ-c）的化合物作为第七组份、0~1%选自式（Ⅷ-a）、（Ⅷ-b）的化合物第八组份。
Description
技术领域
本发明属于液晶材料领域，具体涉及一种智能电网电表用HTN-LCD混合液晶。
背景技术
智能电网的发展已成为世界各国电力工业应对未来挑战的共同选择，是21世纪电力系统的发展方向。智能电表作为智能电网建设的重要基础装备，加快其发展对于电网实现信息化、自动化、互动化具有重要支撑作用。我国的智能电表研究和推广时间与国际基本同步，但智能电表技术与国外水平存在较大差距，高端市场基本被国外产品占领，芯片、电解电容、液晶显示屏（LCD）等核心部件均采用国外产品或技术，自有技术支撑能力薄弱。
随着国家智能电网政策推广，对电表屏显示要求不断提高。本发明通过优选单晶种类、优化单体组合，发明了一个系列的液晶组合物。该液晶组合物体系能够充分满足国家智能电网对电表显示屏幕的性能要求，主要体现在响应速度快，尤其是在-30～-40℃还可以正常驱动显示；同时存储温度范围可以达到-50~80℃这样的超宽温要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种响应速度快、储温度范围更宽的智能电网电表用混合液晶材料。
为了实现上述目的，特采用以下技术方案：
一种液晶组合物，按重量百分比计，包括：
1～40%的至少一种选自通式（Ⅰ-a）和式（Ⅰ-b）所代表的化合物，作为第一组份，
其中，R1和R2分别独立地为含1~5个碳的直链烷基、或者是CH2＝CH-、CH2＝CH-CH2-、CH3-CH＝CH-、CH2＝CH-CH2-CH2-中的一种；m1、m2和m3分别独立地为0或1，且m2和m3不同时为0； 
是1，4取代亚苯基或反式-1，4取代环己基；
0～20%的至少一种选自通式（Ⅱ-a）、（Ⅱ-b）和式（Ⅱ-c）所代表的化合物，作为第二组份，
其中，R3~R5分别独立地为含1~5个碳的直链烷基、或者是CH2＝CH-、CH2＝CH-CH2-、CH3-CH＝CH-、CH2＝CH-CH2-CH2-中的一种；m4、m5和m6分别独立地为0或1，且m4和m5不同时为0； 
是1，4取代亚苯基或者是反式-1，4取代环己基；
2～20%的至少一种选自通式（Ⅲ-a）、通式（Ⅲ-b）和通式（Ⅲ-c）所代表的化合物，作为第三组份，
其中：R6、R8~R11分别独立地为含1~5个碳的直链烷基；R7是含1~5个碳的直链烷氧基、或含1~5个碳的直链烷基；n1~n4分别独立地为0或1，且n1和n2不同时为0，n3和n4不同时为0； 
分别独立地为1，4取代亚苯基或者是反式-1，4取代环己基；
0～10%的至少一种选自通式（Ⅳ-a）和通式（Ⅳ-b）所代表的化合物，作为第四组分，
其中：R12、R14分别独立地为含1~5个碳的直链烷基；R13、R15分别独立地为含1~5个碳的直链烷氧基、或含1~5个碳的直链烷基、或F—；n5~n8分别独立地为0或1； 
分别独立地为1，4取代亚苯基或者是反式-1，4取代环己基；
10～50%的至少一种选自通式（Ⅴ-a）、通式（Ⅴ-b）和通式（Ⅴ-c）所代表的化合物，作为第五组分，
其中：R16、R17、R25分别独立地为含1~5个碳的直链烷基；n9~n14分别独立地为0或1，且n9和n10不同时为0，n11和n12不同时为0,n13和n14不同时为0；
1～50%的选自通式（Ⅵ-a）、（Ⅵ-b）、（Ⅵ-c）和（Ⅵ-d）所代表的化合物中的一种或几种，作为第六组分，
其中：R18、R19、R20、R26分别独立地为含1~5个碳的直链烷基、或CH2＝CH-、CH2＝CH-CH2-、CH3-CH＝CH-、CH2＝CH-CH2-CH2-中的一种；R21为含1~5个碳的直链烷基或含1~5个碳的直链烷氧基；m7、m8、m9、m13分别独立地为0或1； 分别独立地为1,4取代亚苯基或反式-1，4取代环己基；
0～35%的至少一种选自通式（Ⅶ-a）、通式（Ⅶ-b）、和通式（Ⅶ-c）所代表的化合物，作为第七组分，
其中：R22~R24分别独立地为含1~5个碳的直链烷基；m10~m12分别独立地为0或1；
0～1%的至少一种选自通式（Ⅷ-a）和通式（Ⅷ-b）所代表的化合物，作为第八组分，
构成本发明液晶组合物第一、二组分的化合物具有比较大的正性介电各向异性，其折射率各向异性Δn值比较适中，在调节折射率及介电各向异性两项参数中扮演重要角色，尤其是在调节混合液晶的阈值电压方面尤其重要。构成本发明液晶组合物的第三组分的化合物，具有高熔点、高清亮点特点，同时具有折射率小、粘度大等特点，在调节组合物工作温度范围方面发挥着重要作用。构成本发明液晶组合物第四组分的化合物，具有高折射率各向异性，宽向列液晶范围，高清亮点，粘度适中等特点，在调节组合物工作温度范围及折射率覆盖范围方面发挥着重要作用。构成本发明液晶组合物的第五组分的化合物，具有比较低的熔点与清亮点，折射率各向异性小、粘度小、弹性常数大等特点，在调节组合物粘度、弹性常数等性能方面发挥着重要作用。构成本发明液晶组合物的第六组分的化合物具有良好的互溶性，适中的熔点范围与比较高的清亮点范围，折射率各向异性适中，弹性常数大、粘度适中等特点，在调节组合物工作温度范围、粘度、弹性常数等性能方面发挥着重要作 用。构成本发明液晶组合物的第七组分的化合物具比较适中的熔点与清亮点范围，折射率各向异性也比较小，介电各向异性适中但粘度比较大等特点，在调节组合物工作温度范围、阈值电压、折射率各向异性等方面发挥着重要作用。构成本发明液晶组合物的第八组分的化合物具有一定的扭曲能力，含有手性碳，在满足LCD工艺方面发挥着重要作用。本发明提供的由上述八种组分按照特定比例组成的液晶化合物有足够宽的向列相温度范围和折射率各向异性范围、粘度小，响应速度快、存储温度范围更宽，是一种高性能的智能电网电表用HTN-LCD混合液晶。
按重量百分比计，优选的，所述的液晶组合物包括：
1~30%的至少一种选自式（Ⅰ-a）和式（Ⅰ-b）所代表的化合物，作为第一组份，
0~10%的至少一种选自通式（Ⅱ-a）、（Ⅱ-b）和式（Ⅱ-c）所代表的化合物，作为第二组份，
2~16%的至少一种选自通式（Ⅲ-a）、通式（Ⅲ-b）和通式（Ⅲ-c）所代表的化合物，作为第三组份，
0~7%的至少一种选自通式（Ⅳ-a）和通式（Ⅳ-b）所代表的化合物，作为第四组分，
10~37%的至少一种选自通式（Ⅴ-a）和通式（Ⅴ-b）所代表的化合物，作为第五组分，
1~35%的选自式（Ⅵ-a）、（Ⅵ-b）、（Ⅵ-c）所代表的化合物中的一种或几种，作为第六组分，
2~25%的至少一种选自通式（Ⅶ-a）、通式（Ⅶ-b）、和通式（Ⅶ-c）所代表的化合物，作为第七组分，
0~1%的至少一种选自通式（Ⅷ-a）和通式（Ⅷ-b）所代表的化合物，作为第八组分。
更优选的，按重量百分比计，所述的液晶组合物包括：
7~30%的至少一种选自式（Ⅰ-a）和式（Ⅰ-b）所代表的化合物，作为第一组份，
0~7%的至少一种选自通式（Ⅱ-a）、（Ⅱ-b）和式（Ⅱ-c）所代表的化合物，作为第二组份，
8~16%的至少一种选自通式（Ⅲ-a）、通式（Ⅲ-b）和通式（Ⅲ-c）所代表的化合物，作为第三组份，
0~7%的至少一种选自通式（Ⅳ-a）和通式（Ⅳ-b）所代表的化合物，作为第四 组分，
19~37%的至少一种选自通式（Ⅴ-a）和通式（Ⅴ-b）所代表的化合物，作为第五组分，
24~35%的选自式（Ⅵ-a）、（Ⅵ-b）、（Ⅵ-c）所代表的化合物中的一种或几种，作为第六组分，
2~7%的至少一种选自通式（Ⅶ-a）、通式（Ⅶ-b）、和通式（Ⅶ-c）所代表的化合物，作为第七组分，
0.3~1%的至少一种选自通式（Ⅷ-a）和通式（Ⅷ-b）所代表的化合物，作为第八组分。
优选的，所述通式（Ⅰ-a）、（Ⅰ-b）、（Ⅱ-a）、（Ⅱ-b）和式（Ⅱ-c）中：R1~R5分别独立地为含2~5个碳的直链烷基或CH2＝CH-、CH2＝CH-CH2-、CH3-CH＝CH-、CH2＝CH-CH2-CH2-中的一种，m1、m2、m4为0；m3、m5为1， 
是1，4取代亚苯基。
优选的，所述通式（Ⅲ-a）、通式（Ⅲ-b）和通式（Ⅲ-c）中：R6~R11分别独立地为含2~5个碳的直链烷基，n1~n3为1，n4为0或1， 
为反式-1，4取代环己基， 
分别独立地为1，4取代亚苯基或者是反式-1，4取代环己基。
优选的，所述通式（Ⅳ-a）和通式（Ⅳ-b）中：n6、n7为0，n8为1，n5为0或1， 
为反式-1，4取代环己基， 
为1，4取代亚苯基，R12、R14和R15分别独立地为含1~5个碳的直链烷基，R13为1~2个碳的直链烷氧基、含2~5个碳的直链烷基、F-中的一种。
优选的，所述通式（Ⅴ-a）、通式（Ⅴ-b）和通式（Ⅴ-c）中，R16、R17、R25分别独立地为含1~5个碳的直链烷基；n9~n14为1。
优选的，所述通式（Ⅵ-a）、（Ⅵ-b）、（Ⅵ-c）、（Ⅵ-d）中：R18、R19、R20、R26分别独立地为含2~5个碳的直链烷基、CH2＝CH-、CH2＝CH-CH2-CH2-中 的一种；m7、m8、m13分别独立地为0或1，m9为0， 
为反式-1，4取代环己基。更优选的，所述m7、m8、m13为1。
优选的，所述通式（Ⅶ-a）、通式（Ⅶ-b）和通式（Ⅶ-c）中：m10~m12为1；R22~R24分别独立地为含2~5个碳的直链烷基。
更优选的，所述通式（Ⅲ-a）化合物为：
其中，R6、R7分别独立地为含2~5个碳的直链烷基。
与现有技术相比，本发明的智能电网电表用液晶组合物具有如下有点：
（1）足够宽的向列相温度范围和折射率各向异性范围；
（2）粘度小，响应速度快，在-30～-40℃还可以正常驱动显示；
（3）存储温度范围可以达到-50~80℃这样的超宽温要求。
具体实施方式
下面将参考实施例对本发明内容更加详细介绍，但本发明范围并不限于这些实例。应注意，这些事例各成份含量均为“重量%”。实例中所用缩写含义如下：
NI：向列相-各向同性相转变温度（℃）
η：20℃时体积粘度（mPa·s）
Δε：1KHZ，7～8μm垂直盒测试
Δn：20℃光学各向异性，589nm条件下测试。
实施例1：
该液晶组合物具有如下性能参数：
NI：90℃
η：20mPa·s
Δε：16.1
Δn：0.101
实施例2：
该液晶组合物具有如下性能参数：
NI：90℃
η：18mPa·s
Δε：13.6
Δn：0.100
实施例3：
该液晶组合物具有如下性能参数：
NI：95℃
η：13mPa·s
Δε：4.8
Δn：0.100
实施例4：
该液晶组合物具有如下性能参数：
NI：90℃
η：20mPa·s
Δε：13.6
Δn：0.092
实例5：
该液晶组合物具有如下性能参数：
NI：90℃
η：17mPa·s
Δε：12.2
Δn：0.091
实施例6：
该液晶组合物具有如下性能参数：
NI：98℃
η：14mPa·s
Δε：4.0
Δn：0.091
实施例7：
该液晶组合物具有如下性能参数：
NI：89℃
η：20mPa·s
Δε：12.9
Δn：0.091
实施例8：
该液晶组合物具有如下性能参数：
NI：91℃
η：20mPa·s
Δε：16.3
Δn：0.101
实施例9：
该液晶组合物具有如下性能参数：
NI：90℃
η：20mPa·s
Δε：11.5
Δn：0.091
实施例10：
该液晶组合物具有如下性能参数：
NI：91℃
η：18mPa·s
Δε：13.7
Δn：0.100
实施例11
该液晶组合物具有如下性能参数：
NI：93℃
η：15mPa·s
Δε：12.8
Δn：0.101
实施例12
该液晶组合物具有如下性能参数：
NI：95℃
η：14mPa·s
Δε：11.5
Δn：0.093
实施例14
该液晶组合物具有如下性能参数：
NI：91℃
η：17mPa·s
Δε：13.9
Δn：0.091
实施例15
该液晶组合物具有如下性能参数：
NI：92℃
η：14mPa·s
Δε：13.7
Δn：0.101 。
Claims (9)
1.一种液晶组合物，其特征在于，按重量百分比计，包括：
7～30%的至少一种选自通式（Ⅰ-a）和式（Ⅰ-b）所代表的化合物，作为第一组份，
其中，R1和R2分别独立地为含1～5个碳的直链烷基、或者是 
中的一种；m1、m2和m3分别独立地为0或1，且m2和m3不同时为0；
是1，4取代亚苯基或反式-1，4取代环己基；
0～7%的至少一种选自通式（Ⅱ-a）、（Ⅱ-b）和式（Ⅱ-c）所代表的化合物，作为第二组份，
其中，R3～R5分别独立地为含1～5个碳的直链烷基、或者是
中的一种；m4、m5和m6分别独立地为0或1，且m4和m5不同时为0；
是1，4取代亚苯基或者是反式-1，4取代环己基；
8～16%的至少一种选自通式（Ⅲ-a）、通式（Ⅲ-b）和通式（Ⅲ-c）所代表的化合物，作为第三组份，
其中：R6、R8～R11分别独立地为含1～5个碳的直链烷基；R7是含1～5个碳的直链烷氧基、或含1～5个碳的直链烷基；n1～n4分别独立地为0或1，且n1和n2不同时为0，n3和n4不同时为0；
分别独立地为1，4取代亚苯基或者是反式-1，4取代环己基；
0～7%的至少一种选自通式（Ⅳ-a）和通式（Ⅳ-b）所代表的化合物，作为第四组分，
其中：R12、R14分别独立地为含1～5个碳的直链烷基；R13、R15分别独立地为含1～5个碳的直链烷氧基、或含1～5个碳的直链烷基、或F—；n5～n8分别独立地为0或1；
分别独立地为1，4取代亚苯基或者是反式-1，4取代环己基；
19～37%的至少一种选自通式（Ⅴ-a）、通式（Ⅴ-b）和通式（Ⅴ-c）所代表的化合物，作为第五组分，
其中：R16、R17、R25分别独立地为含1～5个碳的直链烷基；n9～n14分别独立地为0或1，且n9和n10不同时为0，n11和n12不同时为0,n13和n14不同时为0；
24～35%的选自通式（Ⅵ-a）、（Ⅵ-b）、（Ⅵ-c）和（Ⅵ-d）所代表的化合物中的一种或几种，作为第六组分，
其中：R18、R19、R20、R26分别独立地为含1～5个碳的直链烷基、或
中的一种；R21为含1～5个碳的直链烷基或含1～5个碳的直链烷氧基；m7、m8、m9、m13分别独立地为0或1；
分别独立地为1,4取代亚苯基或反式-1，4取代环己基；
2～7%的至少一种选自通式（Ⅶ-a）、通式（Ⅶ-b）、和通式（Ⅶ-c）所代表的化合物，作为第七组分，
其中：R22～R24分别独立地为含1～5个碳的直链烷基；m10～m12分别独立地为0或1；
0.3～1%的至少一种选自通式（Ⅷ-a）和通式（Ⅷ-b）所代表的化合物，作为第八组分，
2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式（Ⅰ-a）、（Ⅰ-b）、（Ⅱ-a）、（Ⅱ-b）和式（Ⅱ-c）中：R1～R5分别独立地为含2～5个碳的直链烷基或中的一种，m1、m2、m4为0；m3、m5为1，
是1，4取代亚苯基。
3.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式（Ⅲ-a）、通式（Ⅲ-b）和通式（Ⅲ-c）中：R6～R11分别独立地为含2～5个碳的直链烷基，n1～n3为1，n4为0或1，
为反式-1，4取代环己基，分别独立地为1，4取代亚苯基或者是反式-1，4取代环己基。
4.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式（Ⅳ-a）和通式（Ⅳ-b）中：n6、n7为0，n8为1，n5为0或1，
为反式-1，4取代环己基，
为1，4取代亚苯基，R12、R14和R15分别独立地为含1～5个碳的直链烷基，R13为1～2个碳的直链烷氧基、含2～5个碳的直链烷基、F—中的一种。
5.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式（Ⅴ-a）、通式（Ⅴ-b）和通式（Ⅴ-c）中，R16、R17、R25分别独立地为含1～5个碳的直链烷基；n9～n14为1。
6.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式（Ⅵ-a）、（Ⅵ-b）、（Ⅵ-c）、（Ⅵ-d）中：R18、R19、R20、R26分别独立地为含2～5个碳的直链烷基、
中的一种；m7、m8、m13分别独立地为0或1，m9为0，和
为反式-1，4取代环己基。
7.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式（Ⅶ-a）、通式（Ⅶ-b）和通式（Ⅶ-c）中：m10～m12为1；R22～R24分别独立地为含2～5个碳的直链烷基。
8.根据权利要求3所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式（Ⅲ-a）化合物为：
其中，R6、R7分别独立地为含2～5个碳的直链烷基。
9.根据权利要求6所述的液晶组合物，其特征在于，所述m7、m8、m13为1。
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