CN104130783B - 一种具有近晶相到手性向列相转变的液晶组合物 - Google Patents

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本发明公开了一种具有近晶相到手性向列相转变的液晶组合物，本发明使用了联苯腈类液晶化合物，配以适合的二苯乙炔类液晶化合物及含氟液晶化合物，并添加适合的手性化合物，得到了性能优良的近晶相到手性向列相转变的液晶组合物。该液晶组合物具备转变温度可调，原料易得，成本低廉，性能稳定的优点，对于智能温控节能液晶薄膜材料产业化具有重要意义。本发明利用液晶材料特性，选用了不同结构液晶材料进行混配，大大降低了温控智能薄膜原材料成本，推动了产业化进程，具有非常重要意义。

Description

一种具有近晶相到手性向列相转变的液晶组合物
技术领域
本发明属于液晶材料领域，具体涉及一种具有近晶相到手性向列相转变的液晶组合物，应用于温度感控液晶器件。
背景技术
节约能源已成为当今社会主题，智能节能材料需求也在不断上升，液晶材料由于其良好的光学性能，在智能节能材料领域具备广阔的开发空间。液晶材料在各相态下具备不同的分子排列特征：近晶相液晶是一种层间有序，层内无序结构；向列相液晶有序度低于近晶相，其分子长轴彼此互相平行；胆甾相液晶实际上是向列相的一种畸变状态，因此又可称之为手性向列相液晶，胆甾相液晶中分子排列成层，层内分子相互平行，分子长轴平行于层平面，不同层的分子长轴沿层的法线方向排列成螺旋状结构。利用液晶可在不同分子排布的相态间转变这一特征可设计得到温度感控智能节能材料，此种材料的智能性在于其随温度透过率自发变化特性，其节能性在于不需对其施加如电能磁能等额外能量，此种材料即可发生透过率变化。可广泛用于建筑薄膜材料，汽车贴膜材料，显示材料等领域。
温度感控液晶智能节能材料可以在两种模式中的透过态与不透过态之间切换：模式一，低温透明、高温不透明智能温控薄膜材料；模式二，低温不透明、高温透明智能温控薄膜材料。混配出性能良好的具备近晶相到手性向列相转变的液晶材料，即可实现上述两种模式下智能温控薄膜材料的制备。在实际应用中，多是通过混配小分子液晶，来获得各方面性能优异的液晶材料，如具备大介电系数、高双折射率、低黏度特征的液晶混合物。但目前为止多种液晶混配方法仍无章法可循，为获得目标性能需要大量实验来研究配方。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有近晶相到手性向列相转变的液晶组合物，此种液晶组合物具备体系成本低，相转变温度可调的特点。
本发明的方法是采用苯氰类液晶、二苯乙炔类液晶与含氟类液晶、小分子手性化合物混配，使用差式扫描量热仪(dsc)和偏光显微镜(pom)测出相转变，再利用阿贝折射仪测出折射率，粘度计测出粘度，通过大量实验，混配出具有近晶相到手性向列相转变的液晶组合物。
所述液晶组合物包含第一组份，所述液晶组合物还包括第二组份、第三组份、第四组份、第五组份、第六组份和第七组份中的一种或多种；
所述的第一组份为式Ⅰ-a所示化合物，其中，R1是含有1～7个碳原子的烷基；
所述的第二组份为下列组①和组②中的任意一组化合物，或两者的混合物：其中，R1’是含有8～16个碳原子的烷基，R2是含有8～16个碳原子的烷基；组①为式Ⅰ-e所示化合物，组②为式Ⅰ-b所示化合物；
所述的第三组份为式Ⅱ所示化合物；其中，R3，R4分别独立的为含有1～6个碳原子的烷基；
所述的第四组份包括式Ⅰ-c，式Ⅰ-d和式Ⅲ所示化合物中的一种或几种；其中，A为环己烷或苯环；其中，R5、R6、R7为1～6个碳原子的烷基；其中，R8为1～6个碳原子烷基或氢原子；其中，X为氰基或1～6个碳原子的烷氧基；
所述的第五组份化合物为式Ⅳ、式Ⅴ所示化合物的一种或几种；其中，R9、R11是含有1～8个碳原子的烷基；R10、R12为是含有1～4个碳原子的烷基或氢原子；其中，B是环己烷或苯环；
所述的第六组份为式Ⅵ、式Ⅶ以及式Ⅷ所示的化合物中的一种或几种；其中，R13为1～8个碳原子的烷基或烷氧基；其中，y取值范围为0～1；其中，R14、R15、R16为1～8个碳原子的烷基；
所述的第七组份为式Ⅸ所示具有相同手性构型的手性化合物；其中，R18，R17独立的为含有6～12个碳原子的烷基；Z是甲基或苯基；
本发明还提供了另外一种液晶组合物，所述液晶组合物中第一组份质量分数为5％～30％，第二组份为1％～86％，第三组份为1％～15％，第四组份为1％～15％，第五组份为1％～15％，第六组份为1％～15％；第七组份为5％～20％。
优选的，所述液晶组合物包括式Ⅰ-a、式Ⅰ-b、式Ⅰ-c、式Ⅰ-d、式Ⅰ-e、式Ⅱ、式Ⅲ、式Ⅳ、式Ⅴ、式Ⅵ、式Ⅶ、式Ⅷ、式Ⅸ所示化合物。
更优选的，式Ⅰ-a所示化合物质量分数为8％～10％，式Ⅰ-b所示化合物质量分数为19％～21％，式Ⅰ-c所示化合物质量分数为4％～5％，式Ⅰ-d所示化合物质量分数为0％～2％，式Ⅰ-e所示化合物质量分数为46％～48％，式Ⅱ所示化合物质量分数为1％～3％，式Ⅲ所示化合物质量分数为3％～5％，式Ⅳ所示化合物质量分数为0％～2％，式Ⅴ所示化合物质量分数为1％～3％，式Ⅵ所示化合物质量分数为2％～4％，式Ⅶ所示化合物质量分数为2％～4％，式Ⅷ所示化合物质量分数为0％～2％，式Ⅸ所示化合物质量分数为7％～9％。
本发明使用了联苯腈类液晶化合物，配以适合的二苯乙炔类液晶化合物及含氟液晶化合物，并添加适合的手性化合物，得到了性能优良的近晶相到手性向列相转变的液晶组合物。该液晶组合物具备转变温度可调，原料易得，成本低廉，粘度低，性能稳定的优点，对于智能温控节能液晶薄膜材料产业化具有重要意义。本发明利用液晶材料特性，选用了不同结构液晶材料进行混配，大大降低了温控智能薄膜原材料成本，推动了产业化进程，具有非常重要意义。
具体实施方式
下面实施例中所涉及符号意义与测试条件如下：
S→SmA表示结晶性到近晶A相相转变温度；
SmA→Ch表示近晶A相到手性向列相相转变温度；
Clearing Point表示清亮点；
Viscosity表示粘度，使用粘度计测试，测试条件为20℃；
Δn表示光学各向异性，Δn＝no-ne，其中，no为寻常光折射率，ne为非寻常光折射率，使用阿贝折射仪测试，测试条件为589nm，20℃；
Δε表示介电各向异性，Δε＝ε∥-ε⊥，其中，ε∥为平行于分子轴的介电常数，ε⊥为垂直于分子轴的介电常数，使用HP4284A测试，测试条件25℃，100hz；
V10,25表示阈值电压，测试条件25℃；
V90,25表示饱和电压，测试条件25℃。
实施例1
按表1中的化合物及质量份数配置液晶组合物，并将所得近晶相到手性向列相转变液晶组合物填充于液晶显示器两基板间进行性能测试。
表1 实施例1的近晶相到手性向列相液晶组合物的组分配比
上述液晶组合物性能如表2所示。
表2 实施例1中液晶组合物性能
实施例2
按表3中的化合物及质量份数配置液晶组合物，并将所得近晶相到手性向列相转变液晶组合物填充于液晶显示器两基板间进行性能测试。
表3 实施例2的近晶相到手性向列相液晶组合物的组分配比
上述液晶组合物性能如表4所示。
表4 实施例2中液晶组合物性能
实施例3
按表5，表6所示化合物种类及质量分数分别配置液晶混和物a和液晶混合物b；并将液晶混合物a与液晶混合物b以不同比例混合均匀，填充于液晶显示器两基板间进行性能测试。液晶混合物a与液晶混合物b以不同比例混合后相转变温度及双折射系数如表7所示。
表5 实施例3的液晶混合物a的组分配比
表6 实施例3的液晶混合物b的组分配比
表7 实施例3中液晶混合物a与b以不同比例混合后相转变温度

Claims (4)

1.一种具有近晶相到手性向列相转变的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包含第一组份、第二组份、第三组份、第四组份、第五组份、第六组份和第七组份；
所述的第一组份为式Ⅰ-a所示化合物，其中，R1是含有1～7个碳原子的烷基；
所述的第二组份为下列组①和组②中的任意一组化合物，或组①与组②混合的化合物：其中，R1’是含有8～16个碳原子的烷基，R2是含有8～16个碳原子的烷基；组①为式Ⅰ-e所示化合物，组②为式Ⅰ-b所示化合物；
所述的第三组份为式Ⅱ所示化合物；其中，R3，R4分别独立的为含有1～6个碳原子的烷基；
所述的第四组份包括式Ⅰ-c，式Ⅰ-d和式Ⅲ所示化合物中的一种或几种；其中，A为环己烷或苯环；其中，R5、R6、R7为1～6个碳原子的烷基；其中，R8为1～6个碳原子烷基或氢原子；其中，X为氰基或1～6个碳原子的烷氧基；
所述的第五组份化合物为式Ⅳ、式Ⅴ所示化合物的一种或几种；其中，R9、R11是含有1～8个碳原子的烷基；R10、R12为是含有1～4个碳原子的烷基或氢原子；其中，B是环己烷或苯环；
所述的第六组份为式Ⅵ、式Ⅶ以及式Ⅷ所示的化合物中的一种或几种；其中，R13为1～8个碳原子的烷基或烷氧基；其中，y取值为0或1；其中，R14、R15、R16为1～8个碳原子的烷基；
所述的第七组份为式Ⅸ所示具有相同手性构型的手性化合物；其中，R18，R17独立的为含有6～12个碳原子的烷基；Z是甲基或苯基；
2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物质量分数为第一组份为5%～30%，第二组份为1%～86%，第三组份为1%～15%，第四组份为1%～15%，第五组份为1%～15%，第六组份为1%～15%；第七组份为5%～20%。
3.根据权利要求1或2所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包括式Ⅰ-a、式Ⅰ-b、式Ⅰ-c、式Ⅰ-d、式Ⅰ-e、式Ⅱ、式Ⅲ、式Ⅳ、式Ⅴ、式Ⅵ、式Ⅶ、式Ⅷ和式Ⅸ所示化合物。
4.根据权利要求2所述的液晶组合物，其特征在于，式Ⅰ-a所示化合物质量分数为8%～10%，式Ⅰ-b所示化合物质量分数为19%～21%，式Ⅰ-c所示化合物质量分数为4%～5%，式Ⅰ-d所示化合物质量分数为0%～2%，式Ⅰ-e所示化合物质量分数为46%～48%，式Ⅱ所示化合物质量分数为1%～3%，式Ⅲ所示化合物质量分数为3%～5%，式Ⅳ所示化合物质量分数为0%～2%，式Ⅴ所示化合物质量分数为1%～3%，式Ⅵ所示化合物质量分数为2%～4%，式Ⅶ所示化合物质量分数为2%～4%，式Ⅷ所示化合物质量分数为0%～2%，式Ⅸ所示化合物质量分数为7%～9%。
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