CN107189793A - 一种液晶组合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液晶组合物及其应用，液晶组合物包括1‑65份通式Ⅰ所代表化合物中的至少一种；1‑30份通式Ⅱ所代表化合物中的至少一种；0‑30份通式Ⅲ所代表化合物中的至少一种；1‑30份通式IV所代表化合物中的至少一种；1‑40份通式Ⅴ所代表化合物中的至少一种；将该液晶组合物应用于调光膜时，调光膜具有良好的关态雾度，且能在‑20℃‑95℃温度范围工作，另外液晶组合物的粘度在100mm2/s以上，适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及液晶材料技术领域，特别涉及一种液晶组合物及其应用。
背景技术
调光膜是一种新型的利用聚合物分散液晶(Polymer DispersedLiquid Crystal，PDLC)技术达到调节光通过率的新材料，是一种具有特殊光电性能的复合液晶材料。其原理是小分子液晶材料和聚合物混合后，聚合物在外界作用下发生相分离，液晶分子从混合物中分散开形成具有显示或调光作用的调光膜或调光玻璃。现有技术的引发条件主要为热引发和紫外光(UV)引发。
调光膜在无外电场情况下，不同微滴内液晶的指向矢的指向是随机的，因而调光膜呈现出对光线强烈散射作用，呈现乳白色；若施加一定的电场，足以使所有液晶微滴指向矢与电场平行，若液晶的寻常光折射率与聚合物折射率一致，则调光膜呈现出透明状态。该类型调光膜与传统液晶显示器有许多不同，其结构简单，不需要偏振片IC模组，对两基板间距不需严格控制，对生产环境及液晶品质要求较低，其膜厚度可根据间隙子大小自由调节。
目前，调光膜主要以玻璃或聚酯薄膜为基板基材，由于其原料来源广泛，独特的光电性能，制作工艺简单，成本较低等优点，被广泛应用于光电开关、投影幕布、智能玻璃、光栅等领域。但目前的调光膜在应用中也存在工作温度范围较小、遮蔽效果较差、驱动电压偏高、容易开裂脱胶等不足，使其的应用受到限制。
现有调光膜用液晶材料存在着诸如雾度偏低、工作温度范围小、工业生产粘度低、工作状态不稳定等不足。
发明内容
本发明的目的是针对现有调光膜用液晶材料存在的工作温度范围小、雾度偏低、工业生产粘度低、工作状态不稳定等缺陷和不足，提供一种液晶组合物，该液晶组合物能够很好的克服上述缺陷，尤其是将本发明的液晶组合物应用于调光膜时，调光膜具有较宽的工作温度。
为达到上述目的，本发明的技术方案之一是：一种液晶组合物，按重量份计，包括
1-65份通式Ⅰ所代表化合物中的至少一种；
1-30份通式Ⅱ所代表化合物中的至少一种；
0-30份通式Ⅲ所代表化合物中的至少一种；
1-30份通式IV所代表化合物中的至少一种；
1-40份通式Ⅴ所代表化合物中的至少一种；
其中，所述通式Ⅰ-通式Ⅴ的结构如下：
在通式Ⅰ-通式Ⅴ中，R1，R2，R3，R4，R5各自独立地代表C2-8的烷基或烷氧基，L1、L2、L3各自独立地代表-H或-F，A独立的表示1,4-亚苯基或1,4-环己基。
优选地，R1代表C2-8的烷基或烷氧基，R2，R3，R4，R5各自独立地代表C2-8的烷基；
进一步优选地，R2代表C2-8的烷基，R3代表C3-6的烷基，R4代表C2-8的烷基，R5代表C2-5的烷基。
本发明涉及到的“烷基”如无特殊说明，均指直链烷基。
所述重量份为本领域公知的μg，mg，g，kg等重量单位，或为其倍数，如1/100，1/10，10倍，100倍等。
此处所述的“份”也可以指代“％”。
其中，通式Ⅰ所代表的化合物选自下列化合物中的一种或几种：
优选地，通式Ⅰ所代表的化合物选自I-a1、I-a3、I-a4、I-b2、I-b4、I-b7所代表的化合物中的一种或几种。
在所述液晶组合物中，以100重量份计，通式I所代表的化合物的加入量为1-65份，优选为46-61份，在具体应用时，可以加入例如15-46份，46-61份，30-46份，46-53份，53-61份等。
通式Ⅱ所代表的化合物选自下列化合物中的一种或几种：
优选地，通式Ⅱ所代表的化合物选自II-4所代表的化合物。
在所述液晶组合物中，以100重量份计，通式II所代表的化合物的加入量为1-30份，优选为3-16份，在具体应用时，可以加入例如1-25份，3-25份，6-16份，3-10份，10-16份等。
通式III的结构为：
其中，R3代表C2-8的烷基；
优选地，通式Ⅲ所代表的化合物选自下列化合物中的一种或几种：
再优选地，通式Ⅲ所代表的化合物选自III-a3、III-b1、III-c1所代表化合物中的一种或几种。
在所述液晶组合物中，通式III所代表的化合物为可选组分，当选择加入通式III所代表的化合物时，以100重量份计，其加入量为1-25份，优选为10-22份，在具体应用时，可以加入例如5-25份，10-19份，10-13份，13-22份等。
通式IV所代表的化合物选自下列化合物中的一种或几种：
优选地，通式IV所代表的化合物选自IV-4所代表化合物。
在所述液晶组合物中，以100重量份计，通式IV所代表的化合物其加入量为1-30份，优选为4-12份，在具体应用时，可以加入例如4-20份，4-10份，10-12份，1-25份等。
通式Ⅴ的结构为：
优选地，通式V所代表的化合物选自下列化合物中的一种或几种：
优选地，通式V所代表的化合物选自Ⅴ-a4、Ⅴ-b1、Ⅴ-b4、Ⅴ-c4、Ⅴ-d2、Ⅴ-d4所代表化合物中的一种或几种。
在所述液晶组合物中，以100重量份计，通式V所代表的化合物的加入量为1-40份，优选为10-30份，在具体应用时，可以加入例如1-35份，10-35份，10-21份，10-21份，21-30份，10-18份等。
本发明所述的液晶组合物，按重量份计，包括：
1)、15-65份通式I所代表化合物中的一种或多种；
2)、1-25份通式II所代表的化合物中的一种或多种；
3)、0-28份通式III所代表化合物中的一种或多种；
4)、1-25份通式IV所代表化合物中的一种或多种；
5)、1-35份通式V所代表化合物中的一种或多种。
或者，
1)、46-61份通式I所代表化合物中的一种或多种；
2)、3-16份通式II所代表的化合物中的一种或多种；
3)、0-22份通式III所代表化合物中的一种或多种；
4)、4-12份通式IV所代表化合物中的一种或多种；
5)、10-30份通式V所代表化合物中的一种或多种。
或者，
1)、30-65份通式I所代表化合物中的一种或多种；
2)、3-25份通式II所代表化合物中的一种或多种；
3)、4-20份通式IV所代表化合物中的一种或多种；
4)、10-35份通式V所代表化合物中的一种或多种。
或者，
1)、30-65份通式I所代表化合物中的一种或多种；
2)、3-25份通式II所代表化合物中的一种或多种；
3)、5-25份通式III所代表化合物中的一种或多种；
4)、4-20份通式IV所代表化合物中的一种或多种；
5)、10-35份通式V所代表化合物中的一种或多种。
或者，
1)、50-61份通式I所代表化合物中的一种或多种；
2)、6-16份通式II所代表化合物中的一种或多种；
3)、10-19份通式III所代表化合物中的一种或多种；
4)、4-12份通式IV所代表化合物中的一种或多种；
5)10-21份通式V所代表化合物中的一种或多种。
或者，
1)、46-61份通式I所代表化合物中的一种或多种；
2)、3-16份通式II所代表化合物中的一种或多种；
3)、10-22份通式III所代表化合物中的一种或多种；
4)、4-12份通式IV所代表化合物中的一种或多种；
5)、10-30份通式V所代表化合物中的一种或多种。
优选地，上述任意一种液晶组合物的总重量份为100份。
本发明所述液晶组合物光学各向异性较大，一般都在0.20以上，将其应用于调光膜时，能够确保调光膜有很好关态雾度；所述液晶组合物的清亮点很高，基本在100℃以上，并且低温性能良好，所有保证其有较宽的工作范围(-20℃-95℃)；另外本发明所述的液晶组合物还具有较好的开态透过率，较好的聚合物互溶性，和较稳定的开态灰度；所述液晶组合物的粘度在100mm2/s以上，适合工业化生产，并保持较高的和稳定的良率，同时受益于规模化效应，其应用范围得到大大拓展。
本发明的技术方案之二是：上述任意一种液晶组合物在调光膜中的应用。
所述调光膜的结构为本领域技术人员知晓，例如，从上至下，调光膜由上基板基材、上基板导电层、间隙子、下基板导电层和下基板基材组成，其中上基板基材和上基板导电层构成上基板，下基板导电层和下基板基材构成下基板。调光膜的制备方法可以采用本领域常用的技术手段，本发明对此不作特殊限定。
利用本发明的液晶组合物所制成的调光膜可通过拼接制成大面积显示器，应用于玻璃膜墙、智能家居、办公场所、影剧院等大型公共场合，或者应用于汽车车窗等领域。
本发明涉及到的物质和原料均为普通市售产品。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可以相互组合，即得本发明各较佳实施例。
附图说明
图1为调光膜剖面结构图；
其中，1、上基板基材；2、上基板导电层；3、间隙子；4、下基板导电层；5、下基板基材。
图2为利用实施例1的液晶组合物制作的调光膜的温度-雾度线；
其中，横坐标为温度(℃)、纵坐标为雾度(％)。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明所使用的液晶单体原料均为北京八亿时空液晶科技股份有限公司提供。
本发明实施例中液晶组合物的制备均采用如下方法：
均匀液晶的制备采用业内普遍使用的热溶解法，首先用天平按重量百分比称量液晶化合物，其中称量加入顺序无特定要求，通常以液晶化合物熔点由高到低的顺序依次称量混合，在60-90℃下加热搅拌使得各组分溶解、混合均匀，再经过滤、脱气，最后封装即得目标样品。
除非另有说明，上下文中百分比为重量百分比，所有的温度以摄氏度给出。使用下述缩写：
△n为光学各向异性(20℃)，Δε为介电各向异性(25℃，1000Hz)，η为体积粘度(mm2/s，20℃)，Cp为液晶组合物的清亮点(℃)。
实施例1
本实施例所述的液晶组合物的组分及配方见表1。
表1：实施例1组分
| 组分 | 含量(g) | 性能参数 | 参数值 |
| I-a3 | 6 | Δn | 0.254 |
| I-a4 | 11 | Δε | 12 |
| I-b2 | 12 | η | 102 |
| I-b4 | 12 | Cp | 118 |
| I-b7 | 12 | ||
| II-4 | 10 | ||
| Ⅲ-a3 | 5 | ||
| Ⅲ-b1 | 8 | ||
| IV-4 | 6 | ||
| Ⅴ-a4 | 6 | ||
| Ⅴ-b1 | 12 |
实施例2
本实施例所述的液晶组合物组分及配方见表2。
表2：实施例2组分
| 组分 | 含量(g) | 性能参数 | 参数值 |
| I-a1 | 6 | Δn | 0.250 |
| I-a4 | 6 | Δε | 11.6 |
| I-b2 | 12 | η | 108 |
| I-b4 | 12 | Cp | 127 |
| I-b7 | 12 | ||
| II-4 | 16 | ||
| III-a3 | 5 | ||
| III-b1 | 5 | ||
| IV-4 | 6 | ||
| Ⅴ-a4 | 6 | ||
| Ⅴ-b1 | 14 |
实施例3
本实施例所述的液晶组合物组分及配方见表3。
表3：实施例3组分
实施例4
本实施例所述的液晶组合物组分及配方见表4。
表4：实施例4组分
| 组分 | 含量(g) | 性能参数 | 参数值 |
| I-a3 | 6 | Δn | 0.200 |
| I-a4 | 5 | Δε | 11.3 |
| I-b2 | 12 | η | 101 |
| I-b4 | 12 | Cp | 118 |
| I-b7 | 12 | ||
| II-4 | 10 | ||
| Ⅲ-a3 | 5 | ||
| Ⅲ-b1 | 8 | ||
| IV-4 | 12 | ||
| Ⅴ-a4 | 6 | ||
| Ⅴ-b1 | 12 |
实施例5
本实施例所述的液晶组合物组分及配方见表5。
表5：实施例5组分
实施例6
本实施例所述的液晶组合物组分及配方见表6。
表6：实施例6组分
| 组分 | 含量(g) | 性能参数 | 参数值 |
| I-a3 | 6 | Δn | 0.245 |
| I-a4 | 11 | Δε | 12.3 |
| I-b2 | 12 | η | 100 |
| I-b4 | 12 | Cp | 102 |
| I-b7 | 12 | ||
| II-4 | 3 | ||
| Ⅲ-a3 | 5 | ||
| Ⅲ-b1 | 8 | ||
| IV-4 | 13 | ||
| Ⅴ-a4 | 6 | ||
| Ⅴ-b1 | 12 |
实施例7
本实施例所述的液晶组合物组分及配方见表7。
表7：实施例7组分
实施例8
本实施例所述的液晶组合物组分及配方见表8。
表8：实施例8组分
| 组分 | 含量(g) | 性能参数 | 参数值 |
| I-a4 | 22 | Δn | 0.263 |
| I-b4 | 18 | Δε | 10.5 |
| I-b7 | 6 | η | 109 |
| II-4 | 7 | Cp | 130 |
| III-a3 | 6 | ||
| III-c1 | 16 | ||
| IV-4 | 4 | ||
| Ⅴ-b1 | 6 | ||
| Ⅴ-a4 | 5 | ||
| Ⅴ-b4 | 10 |
实施例9
本实施例所述的液晶组合物组分及配方见表9。
表9：实施例9组分
| 组分 | 含量(g) | 性能参数 | 参数值 |
| I-a3 | 9 | Δn | 0.247 |
| I-a4 | 20 | Δε | 11 |
| I-b4 | 19 | η | 102 |
| I-b7 | 8 | Cp | 101 |
| II-4 | 10 | ||
| Ⅲ-a3 | 5 | ||
| Ⅲ-b1 | 9 | ||
| IV-4 | 10 | ||
| Ⅴ-b1 | 10 |
实验例
对实施例1得到的液晶材料按照常规的制备方法得到调光膜，调光膜的剖面结构如图1所示，从上至下，调光膜由上基板基材1、上基板导电层2、间隙子3、下基板导电层4和下基板基材5组成，其中上基板基材1和上基板导电层2构成上基板，下基板导电层4和下基板基材5构成下基板，上基板和下基板之间填充本发明的液晶组合物，现对调光膜进行温度性能测试，如图2(温度性能曲线)所示。
从图2中的数据可以看出，调光膜雾度随温度性能变化较小，在温度升高至60℃才开始出现明显的雾度下降，但直至升高至将近100℃调光膜仍有较高的雾度，表现出较好的温度性能和较宽的工作温度范围，由此可得实施例1的液晶材料具有良好的温度性能，可适应宽温环境下的应用；同时具有适宜的粘度适合规模化生产，因此本发明液晶材料具有广阔的商业前景。
因篇幅所限，此处仅例举个别实施例的试验数据，本领域技术人员能够理解以本发明其他实施例的液晶组合物制备成调光膜，重复上述试验，也能够得到相同或相近的试验结论。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种液晶组合物，其特征在于：包括
1-65份通式Ⅰ所代表化合物中的至少一种；
1-30份通式Ⅱ所代表化合物中的至少一种；
0-30份通式Ⅲ所代表化合物中的至少一种；
1-30份通式IV所代表化合物中的至少一种；
1-40份通式Ⅴ所代表化合物中的至少一种；
其中，R1，R2，R3，R4，R5各自独立地代表C2-8的烷基或烷氧基，L1、L2、L3各自独立地代表-H或-F，A独立的表示1,4-亚苯基或1,4-环己基。
2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于：R1代表C2-8的烷基或烷氧基，R2，R3，R4，R5各自独立地代表C2-8的烷基；
优选地，R2代表C2-8的烷基，R3代表C3-6的烷基，R4代表C2-8的烷基，R5代表C2-5的烷基。
3.根据权利要求1或2所述的液晶组合物，其特征在于：通式Ⅰ所代表的化合物选自下列化合物中的一种或几种：
优选地，通式Ⅰ所代表的化合物选自I-a1、I-a3、I-a4、I-b2、I-b4、I-b7所代表的化合物中的一种或几种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的液晶组合物，其特征在于：通式Ⅱ所代表的化合物选自下列化合物中的一种或几种：
优选地，通式Ⅱ所代表的化合物选自II-4所代表的化合物。
5.根据权利要求1-4任一项所述的液晶组合物，其特征在于：通式III的结构为：
其中，R3代表C2-8的烷基；
优选地，通式Ⅲ所代表的化合物选自下列化合物中的一种或几种：
再优选地，通式Ⅲ所代表的化合物选自III-a3、III-b1、III-c1所代表化合物中的一种或几种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的液晶组合物，其特征在于：通式IV所代表的化合物选自下列化合物中的一种或几种：
优选地，通式IV所代表的化合物选自IV-4所代表化合物。
7.根据权利要求1-6任一项所述的液晶组合物，其特征在于：通式Ⅴ的结构为：
优选地，通式V所代表的化合物选自下列化合物中的一种或几种：
优选地，通式V所代表的化合物选自Ⅴ-a4、Ⅴ-b1、Ⅴ-b4、Ⅴ-c4、Ⅴ-d2、Ⅴ-d4所代表化合物中的一种或几种。
8.根据权利要求1-7任一项所述的液晶组合物，其特征在于：按重量份计，包括：
1)、15-65份通式I所代表化合物中的一种或多种；
2)、1-25份通式II所代表的化合物中的一种或多种；
3)、0-28份通式III所代表化合物中的一种或多种；
4)、1-25份通式IV所代表化合物中的一种或多种；
5)、1-35份通式V所代表化合物中的一种或多种；
或者，
1)、46-61份通式I所代表化合物中的一种或多种；
2)、3-16份通式II所代表的化合物中的一种或多种；
3)、0-22份通式III所代表化合物中的一种或多种；
4)、4-12份通式IV所代表化合物中的一种或多种；
5)、10-30份通式V所代表化合物中的一种或多种；
或者，
1)、30-65份通式I所代表化合物中的一种或多种；
2)、3-25份通式II所代表化合物中的一种或多种；
3)、4-20份通式IV所代表化合物中的一种或多种；
4)、10-35份通式V所代表化合物中的一种或多种；
或者，
1)、30-65份通式I所代表化合物中的一种或多种；
2)、3-25份通式II所代表化合物中的一种或多种；
3)、5-25份通式III所代表化合物中的一种或多种；
4)、4-20份通式IV所代表化合物中的一种或多种；
5)、10-35份通式V所代表化合物中的一种或多种；
或者，
1)、50-61份通式I所代表化合物中的一种或多种；
2)、6-16份通式II所代表化合物中的一种或多种；
3)、10-19份通式III所代表化合物中的一种或多种；
4)、4-12份通式IV所代表化合物中的一种或多种；
5)10-21份通式V所代表化合物中的一种或多种；
或者，
1)、46-61份通式I所代表化合物中的一种或多种；
2)、3-16份通式II所代表化合物中的一种或多种；
3)、10-22份通式III所代表化合物中的一种或多种；
4)、4-12份通式IV所代表化合物中的一种或多种；
5)、10-30份通式V所代表化合物中的一种或多种。
9.根据权利要求1-8任一项所述的液晶组合物，其特征在于：所述液晶组合物的总重量份为100份。
10.权利要求1-9任一项所述的液晶组合物在调光膜中的应用。
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