CN104710990A - 可聚合液晶组合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可聚合液晶组合物，所述可聚合液晶组合物包含：至少一种包含至少两个可聚合基团的通式Ⅰ化合物作为第一组分；至少一种包含至少两个可聚合基团的手性化合物通式II的化合物作为第二组分；至少包含一个可聚合基团的通式Ⅲ的化合物作为稳定剂；以及至少包含一个可聚合基团的通式Ⅳ的化合物作为光引发剂，所述可聚合液晶组合物相容性好，抗黄变性能佳，可以应用到平板显示、柔性显示和其他光学膜领域，本发明还提供了所述可聚合液晶组合物在光学膜中的应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚合性手性液晶组合物及其在光学膜中的应用。
背景技术
手性液晶是目前液晶领域的研究热点之一，因其独特的光学、电学性质而日益受到广泛关注。手性液晶的分子结构因含有一个或一个以上不对称碳原子而形成螺旋扭曲结构，由于具有特殊的螺旋扭曲结构，手性液晶有着与众不同的光学性质，其液晶类型一般为胆甾相或手性近晶相。胆甾相液晶呈螺旋状向列结构，有一定的对称性，具有特殊的光学性质；铁电液晶分子呈无序堆积，也具有螺旋状结构，是手性近晶C相液晶，常用符号Sc*表示。
早在1922年，法国化学家Friedel就发现了光学活性物质可以诱导向列相液晶转变为胆甾相液晶(Friedel G.The mesomorphic states ofmatter.Ann.Phys.,1922,18:273-474)。目前已经合成了许多具有胆甾相(Ch)或手性近晶C相(Sc*)的液晶化合物。
对于反射式胆甾相液晶显示，其液晶材料必须满足Bragg方程(1)，即中心反射波长(λ0)与液晶材料的螺距(p)及平均折射率(n)成正比：
λ0＝n·p (1)
另一方面，液晶显示的反射光谱波带(Δλ)是与胆甾相液晶材料的螺距(p)及双折射率(Δn＝ne-n o)成正比：
Δλ＝p·Δn (2)
从公式(2)可见，当p值一定时，在满足Bragg反射(即Δλ值一定)的前提下，提高胆甾相液晶材料的Δn，有利于改善液晶反射效果。
液晶材料的螺距p和手性添加剂的及其在液晶组合物中的含量Xc的关系是：
p＝[(HTP)·Xc]-1 (3)
胆甾相液晶材料的HTP值是由手性分子自身性质决定的。当螺距p值一定时，手性分子的HTP值越大，在其液晶材料中的含量(Xc)相对越少，越有利于胆甾相液晶的性能改善。由于不同的Ch-LCD模式具有不同的螺矩，只有通过调节不同HTP值的手性组份及其在液晶材料中的含量来改变螺矩和反射波长(或显示屏颜色)。手性添加剂分子内部及与向列相液晶分子的相互作用,使得其手性功能由手性基团传递到手性分子再到整个的液晶混合物。
已经有非常多的手性剂被开发出来，文献“显示液晶用手性添加剂材料进展”(液晶与显示，2009，24，26-33)介绍了显示用手性添加剂的进展。常规手性添加剂没有液晶性，导致混合后液晶组合物的相变温度变窄，同时与母体液晶结构相差大，液晶组合物相容性差容易晶析。文献“手性液晶材料的研究进展”(应用化工，2012，41，1242-1247)展示了具有手性的液晶进展。手性液晶相比手性添加剂，虽然在液晶相变温度的方面有了改善，但是因为手性液晶和常规液晶结构差异问题，相容性还是有需要提高。文献“Wide-band reflective polarizersfrom cholesteric polymer networks with a pitch gradient”(Nature，1995，378，467-469)展示了一组可聚合手性液晶和可聚合普通液晶的组合物，但是采用的是常规光引发剂，成膜后残余的光引发剂会发生迁移，影响成膜表观性能，长时间使用容易引起黄变。
专利EP1160304A2、JP2004144880A、DE10230388A1、JP2011213614A披露了一类手性液晶和非手性液晶的组合物，但是使用容易引起黄变的小分子光引发剂。
专利CN102124079A披露了一类手性液晶和非手性液晶的组合物，应用于绝热膜，但是使用使用容易引起黄变的小分子光引发剂，且液晶单体仅为一个可聚合基团。
专利CN102668128A披露了一类手性和非手性液晶的组合物，作为特种光学膜应用到太阳能聚光器，但是并没有谈到使用的引发剂和稳定剂。
专利CN102778718A、CN104046368A披露了一类手性和非手性液晶的组合物，宽波反射液晶偏振薄膜，但是使用容易引起黄变的小分子光引发剂。
所以，急需一种相容性好，成膜性佳，能长期储存耐黄变的液晶组合物。
发明内容
本发明的目的是提供一种可聚合手性液晶组合物，母体液晶和手性液晶均包含两个以上可聚合基团，所述可聚合液晶组合物能够提高光学膜的交联程度，同时所述可聚合液晶组合物，包含可聚合光引发剂，固化成膜后残余的光引发剂不会发生迁移，对表面不产生影响；所述可聚合手性液晶组合物，包含可聚合稳定剂，固化后的光学膜长期耐老化黄变能力强。
为了达到上述发明目的，本发明提供了一种可聚合液晶组合物，包含：
至少一种包含至少两个可聚合基团的通式Ⅰ化合物作为第一组分：
至少一种包含至少两个可聚合基团的手性化合物通式II的化合物作为第二组分：
至少包含一个可聚合基团的通式Ⅲ的化合物作为稳定剂：
至少包含一个可聚合基团的通式Ⅳ的化合物作为光引发剂：
其中，
L1表示取代或未取代芳香基族基团、取代或未取代的脂肪族基团；
R1、R2、R3R4相同或不同，各自独立的表示-H、碳原子数为1-7的烷基或烷氧基、卤素原子、三氟甲基或氰基；
R5和R6相同或不同，各自独立的表示氢原子或甲基；
X3和X4相同或不同，各自独立的表示亚甲基或羰基；
X5表示单键或-COO-；
L3表示取代或未取代的含手性基团的芳香基族基团、取代或未取代的含手性基团的脂肪族基团、取代或未取代的含手性基团的烷基，所述手性基团可以有一个，也可以有多个；
L4表示苯酚类基团，苯醌类基团，萘醌类基团，哌啶基团和膦类基团中的一种或几种；
L5表示结构中含有苯偶姻基团、苯偶酰基团、苯乙酮基团、alpha-羟烷基苯乙酮基团、alpha-胺烷基苯乙酮基团、酰基膦氧化物基团、硫杂蒽酮基团或蒽醌基团。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅰ的化合物占所述可聚合液晶组合物总重量1-99％；所述通式Ⅱ的化合物占所述可聚合液晶组合物总重量1-99％；所述通式Ⅲ的化合物占所述通式Ⅰ的化合物和通式Ⅱ的化合物总重量之和的0.001-1％；所述通式Ⅳ的化合物占所述通式Ⅰ的化合物和通式Ⅱ的化合物总重量之和的0.001-1％。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅰ的化合物占所述可聚合液晶组合物总重量10-90％；所述通式Ⅱ的化合物占所述可聚合液晶组合物总重量10-90％；所述通式Ⅲ的化合物占所述通式Ⅰ的化合物和通式Ⅱ的化合物总重量之和的0.01-0.1％；所述通式Ⅳ的化合物占所述通式Ⅰ的化合物和通式Ⅱ的化合物总重量之和的0.01-0.1％。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅰ的化合物占所述可聚合液晶组合物总重量40-70％；所述通式Ⅱ的化合物占所述可聚合液晶组合物总重量30-60％；所述通式Ⅲ的化合物占所述通式Ⅰ的化合物和通式Ⅱ的化合物总重量之和的0.01-0.1％；所述通式Ⅳ的化合物占所述通式Ⅰ的化合物和通式Ⅱ的化合物总重量之和的0.01-0.1％。
在本发明的一些优选实施方式中，所述R1、R2、R3和R4相同或不同，各自独立的表示-H或甲基。
在本发明的一些优选实施方式中，所述X3和X4表示羰基；
在本发明的一些优选实施方式中，所述通式Ⅰ的化合物优选如下化合物的一种或多种组成的组：
其中，
L表示-H或-CH3；
R1和R2相同或不同，各自独立表示-H、碳原子数为1-7的烷基或烷氧基；
m1和m2相同或不同，各自独立表示2、3或4。
在本发明的一些实施方式中，通式Ⅰ-1的化合物优选如下化合物的一种或多种组成的组：
在本发明的一些实施方式中，通式Ⅰ-2的化合物优选如下化合物的一种或多种组成的组：
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅱ的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
其中，
a和b相同或不同，各自独立的表示1-12的正整数。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅲ的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅳ的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
本发明另一方面提供了所述可聚合液晶组合物在光学膜中的应用。
本发明的所述的可聚合液晶组合物，有益效果在于：本发明提供的可聚合液晶组合物具有相容性好，成膜性佳，能长期储存耐黄变的优点。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明，需要说明的是，在本发明基础上，对下文中的具体实施例做一些修改或改进，均属于本发明的保护范围，下述实施例仅用于说明本发明的一些特征，但本发明并不局限于此。
参照文献“In-situ photopolymerization of oriented liquid-crystalline acrylates:orientedpolymer networks from a mesogenic diacrylate，Makromol.Chem.,1989,190,2255-2268(定向液晶丙烯酸酯的原位光聚合：来自介晶双丙烯酸酯的定向聚合物网络，高分子化学.，1989,190,2255-2268)”，以及专利US6136225、JPH083111A公开的方法合成了本发明所涉及的聚合性液晶化合物。
下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
对比例1
性能参数测试结果：相容性差，无法完全溶解，高温100℃烘烤24小时出现明显黄色。
实施例1
性能参数测试结果：相容性好，无晶体析出，成膜性佳，高温100℃烘烤24小时未见黄变。
实施例2
性能参数测试结果：相容性好，无晶体析出，成膜性佳，高温100℃烘烤24小时未见黄变。
实施例3
性能参数测试结果：相容性好，无晶体析出，成膜性佳，高温100℃烘烤24小时未见黄变。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种可聚合液晶组合物，包含：
至少一种包含至少两个可聚合基团的通式Ⅰ化合物作为第一组分：
至少一种包含至少两个可聚合基团的手性化合物通式II的化合物作为第二组分：
至少包含一个可聚合基团的通式Ⅲ的化合物作为稳定剂：
至少包含一个可聚合基团的通式Ⅳ的化合物作为光引发剂：
其中，
L1表示取代或未取代芳香族基团、取代或未取代的脂肪族基团；
R1、R2、R3R4相同或不同，各自独立的表示-H、卤素原子、甲基、乙基、三氟甲基或氰基；
R5和R6相同或不同，各自独立的表示氢原子或甲基；
X3和X4相同或不同，各自独立的表示亚甲基或羰基；
X5表示单键或-COO-；
L3表示取代或未取代的含手性基团的芳香族基团、取代或未取代的含手性基团的脂肪族基团、，所述手性基团可以有一个，也可以有多个；
L4表示苯酚类基团，苯醌类基团，萘醌类基团，哌啶基团和膦类基团中的一种或几种；
L5表示结构中含有苯偶姻基团、苯偶酰基团、苯乙酮基团、alpha-羟烷基苯乙酮基团、alpha-胺烷基苯乙酮基团、酰基膦氧化物基团、硫杂蒽酮基团或蒽醌基团。
2.根据权利要求1所述的可聚合液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅰ的化合物占所述可聚合液晶组合物总重量1-99％；所述通式Ⅱ的化合物占所述可聚合液晶组合物总重量1-99％；所述通式Ⅲ的化合物占所述通式Ⅰ的化合物和通式Ⅱ的化合物总重量之和的0.001-1％；所述通式Ⅳ的化合物占所述通式Ⅰ的化合物和通式Ⅱ的化合物总重量之和的0.001-1％。
3.根据权利要求2所述的可聚合液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅰ的化合物为下列化合物的一种或多种组成的组：
其中，
L表示-H或-CH3；
R1和R2相同或不同，各自独立表示-H、碳原子数为1-7的烷基或烷氧基；
m1和m2相同或不同，各自独立表示2、3或4。
4.根据权利要求3所述的可聚合液晶组合物，其特征在于，通式Ⅰ-1的化合物为下列化合物的一种或多种组成的组：
5.根据权利要求3所述的可聚合液晶组合物，其特征在于，通式Ⅰ-2的化合物为下列化合物的一种或多种组成的组：
6.根据权利要求5所述的可聚合液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅱ的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
其中，
a和b相同或不同，各自独立的表示1-12的正整数。
7.根据权利要求6所述的可聚合液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅲ的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
8.根据权利要求7所述的可聚合液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅳ的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
9.根据权利要求8所述的可聚合液晶组合物，其特征在于，所述可聚合液晶组合物包含：
占所述可聚合液晶组合物总重量50％的化合物Ⅰ-1-3；
占所述可聚合液晶组合物总重量50％的化合物Ⅱ-4；
占所述化合物Ⅱ-4和化合物Ⅰ-1-3总重量之和0.05％的化合物Ⅲ-2；以及
占所述化合物Ⅱ-4和化合物Ⅰ-1-3总重量之和0.05％的化合物V-1；
或者所述可聚合液晶组合物包含：
占所述可聚合液晶组合物总重量70％的化合物Ⅰ-1-3；
占所述可聚合液晶组合物总重量30％的化合物Ⅱ-4；
占所述化合物Ⅱ-4和化合物Ⅰ-1-3总重量之和0.02％的化合物Ⅲ-2；以及
占所述化合物Ⅱ-4和化合物Ⅰ-1-3总重量之和0.02％的化合物IV-1；
或者所述可聚合液晶组合物包含：
占所述可聚合液晶组合物总重量50％的化合物Ⅰ-1-3；
占所述可聚合液晶组合物总重量50％的化合物Ⅱ-7；
占所述化合物Ⅱ-7和化合物Ⅰ-1-3总重量之和0.05％的化合物Ⅲ-3；以及
占所述化合物Ⅱ-7和化合物Ⅰ-1-3总重量之和0.05％的化合物Ⅳ-2。
10.权利要求1-9任一项所述可聚合液晶组合物在光学膜中的应用。
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