CN108676565B - 一种液晶材料及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液晶材料，包括如下重量份的组分：一种或多种通式I所代表的化合物50～82份，一种或多种通式II所代表的化合物3～16份，一种或多种通式III所代表的化合物0～29份，一种或多种通式IV所代表的化合物6～27份。本发明提供的液晶材料光学各向异性较大，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，粘度在50mm2/s以上可保持较高的和稳定的良率，尤其适用于制备雾度随温度性能变化小、较低电压下具有较高开态透过率的调光膜。

Description

一种液晶材料及其应用
技术领域
本发明涉及材料领域，特别涉及一种液晶材料及其应用。
背景技术
调光膜是一种新型的利用聚合物分散液晶(Polymer Dispersed LiquidCrystal，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的诸多不足，例如雾度偏低、工作温度范围小、工业生产粘度低、工作状态不稳定等。
发明内容
本发明的目的是提供一种液晶材料及其应用，所述液晶材料尤其适用于雾度随温度性能变化小、较低电压下具有较高开态透过率的调光膜。
为达到上述目的，本发明具体采用如下的技术方案：
本发明提供一种液晶材料，包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001601421840000021
所述通式I～通式IV所代表的结构如下所示：
Figure BDA0001601421840000022
所述通式I～通式IV中，R1、R2、R3、R4彼此相互独立地表示1～8个C原子的烷基或烷氧基，L1、L2彼此相互独立地表示-H或-F。
优选地，R1表示2～8个C原子的烷基或烷氧基；R2、R3、R4彼此相互独立地表示2～8个C原子的烷基。
在本发明提供的技术方案中：
通式I代表的化合物优选为I-a或I-b所示结构：
Figure BDA0001601421840000023
Figure BDA0001601421840000031
在所述I-a或I-b中，R1表示2～8个C原子的烷基。
通式I代表的化合物更优选为下列化合物中的一种或几种：
Figure BDA0001601421840000032
通式I代表的化合物进一步优选为I-a1、I-a2、I-a3、I-a4、I-a5、I-a6、I-b1、I-b2、I-b3、I-b4、I-b5、I-b7中的一种或多种。
通式I代表的化合物特别优选为I-a1、I-a3、I-a4、I-a6、I-b1、I-b2、I-b4、I-b5、I-b7中的一种或多种。
通式II代表的化合物优选为下列化合物中的一种或几种：
Figure BDA0001601421840000033
Figure BDA0001601421840000041
通式II代表的化合物更优选为II-1、II-2、II-3、II-4中的一种或多种。
通式II代表的化合物特别优选为II-2、II-4中的一种或多种。
通式III代表的化合物优选为下列化合物中的一种或几种：
Figure BDA0001601421840000042
通式III代表的化合物更优选为III-1、III-2、III-3、III-4、III-8、III-9、III-10、III-11中的一种或多种。
通式III代表的化合物特别优选为III-2、IIII-9中的一种或多种。
通式IV代表的化合物优选为下列化合物中的一种或几种：
Figure BDA0001601421840000051
通式IV代表的化合物更优选为IV-1、IV-2、IV-3、IV-4中的一种或多种。
通式IV代表的化合物特别优选为IV-2、IV-4中的一种或多种。
本发明提供的方案进一步对各组分的用量进行优选，以提高材料的综合性能。
通式I所代表的化合物的用量之和为50～82份，优选为50～82份、67～81份、72～80份、76.5～82份或76.5份。
通式II所代表的化合物的用量之和为3～16份，优选为3～15份、4～10份、4.5～9.5份或4.5份。
通式III所代表的化合物的用量之和为0～29份，优选为10～19份、7～29份或11份。
通式IV所代表的化合物的用量之和为6～27份，优选为6～13份、9～19份或8份。
本发明优选所述液晶材料中各组分的用量之和为100份。
具体而言：
优选地，本发明提供的液晶材料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001601421840000052
Figure BDA0001601421840000061
上述各组分的重量份之和为100份。
更优选地，本发明提供的液晶材料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001601421840000062
上述各组分的重量份之和为100份。
作为一种进一步优选的优选方案，本发明提供的液晶材料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001601421840000063
上述各组分的重量份之和为100份。
作为一种进一步优选的优选方案，本发明提供的液晶材料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001601421840000064
上述各组分的重量份之和为100份。
作为一种进一步优选的优选方案，本发明提供的液晶材料包括如下重量份的组分：
一种或多种通式I所代表的化合物 76.5～82份；
一种或多种通式II所代表的化合物 4.5～9.5份；
一种或多种通式IV所代表的化合物 9～19份；
上述各组分的重量份之和为100份。
特别优选地，本发明提供的液晶材料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001601421840000071
上述各组分的重量份之和为100份。
作为本发明的一种优选方案，所述液晶材料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001601421840000072
其中，符合通式I结构式的化合物用量之和、符合通式II结构式的化合物用量之和、符合通式III结构式的化合物用量之和以及符合通式IV结构式的化合物用量之和，分别满足上文对通式1～IV所代表化合物的各个限定范围。
作为本发明的一种优选方案，所述液晶材料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001601421840000081
上述液晶材料尤其适用于PDLC调光膜。
本发明所述液晶材料可按照本领域常规的制备方法进行制备。同时，本发明所述液晶材料光学各向异性较大，一般都在0.20以上，保证调光膜有很好关态雾度；另外本发明所述的液晶材料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；所述液晶材料粘度在50mm2/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。
本发明同时保护所述液晶材料在制备调光膜中的应用。
本发明的技术方案还包括利用本发明所述的液晶材料制备的调光膜。例如，调光膜的结构如图1所示，所述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和上基板导电层构2成上基板，下基板导电层4和下基板基材5构成下基板。
所述调光膜的制备方法可以采用本领域常用的技术手段，本发明对此不作赘述。
根据本发明所制成的调光膜可通过拼接制成大面积显示器，现在调光膜主要应用于玻璃膜墙、智能家居、办公场所、影剧院等大型公共场合，另外已经有应用于汽车车窗的成功范例，预计在未来PDLC调光膜的应用会遍布各种场合，为人们工作生活带来方便和愉悦。
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的液晶材料制作的调光膜的温度-雾度线，其中，横坐标为温度(T)、纵坐标为雾度(％)；
图3为利用实施例1的液晶材料制作的调光膜的V-T曲线，其中，横坐标为电压(V)、纵坐标为透过率(％)。
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℃，1kHz)，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材料组分及配方见表1。
表1：实施例1组分
Figure BDA0001601421840000101
Figure BDA0001601421840000111
实施例2
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表2。
表2：实施例2组分
组分 含量(g) 性能参数 参数值
I-a1 4.5 Δn 0.240
I-a3 0.5 Δε 11.8
I-a4 38 η 59
I-a6 5 Cp 87
I-b2 2
I-b4 17.5
I-b5 4
I-b7 5
II-4 4.5
Ⅳ-4 19
实施例3
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表3。
表3：实施例3组分
Figure BDA0001601421840000112
Figure BDA0001601421840000121
实施例4
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表4。
表4：实施例4组分
组分 含量(g) 性能参数 参数值
I-a1 9 Δn 0.236
I-a3 6 Δε 11.9
I-a4 30 η 58
I-b4 19 Cp 88
I-b5 8
II-4 5
Ⅲ-9 8
Ⅳ-2 5
Ⅳ-4 10
实施例5
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表5。
表5：实施例5组分
Figure BDA0001601421840000122
Figure BDA0001601421840000131
实施例6
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表6。
表6：实施例6组分
组分 含量(g) 性能参数 参数值
I-a1 9 Δn 0.248
I-a3 11 Δε 12.2
I-a4 29 η 62
I-b4 19 Cp 81
I-b5 8.5
II-4 5
Ⅲ-9 8.5
Ⅳ-4 10
实施例7
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表7。
表7：实施例7组分
组分 含量(g) 性能参数 参数值
I-a1 4 Δn 0.272
I-a4 18 Δε 11.0
I-b4 19 η 90
I-b5 9 Cp 128
II-4 5
Ⅲ-9 19
Ⅳ-2 10
Ⅳ-4 16
实施例8
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表8。
表8：实施例8组分
组分 含量(g) 性能参数 参数值
I-a1 10 Δn 0.245
I-a4 30 Δε 12.0
I-a6 11 η 65
I-b4 19 Cp 82
I-b5 8
II-4 5
Ⅲ-9 7
Ⅳ-4 10
实施例9
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表9。
表9：实施例9组分
组分 含量(g) 性能参数 参数值
I-a1 5 Δn 0.261
I-a3 5 Δε 11.8
I-a4 30 η 70
I-b2 19 Cp 96
I-b7 8
II-2 11
II-4 5
Ⅲ-9 7
Ⅳ-4 10
实施例10
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表10。
表10：实施例10组分
Figure BDA0001601421840000151
Figure BDA0001601421840000161
实施例11
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表11。
表11：实施例11组分
组分 含量(g) 性能参数 参数值
I-a4 32 Δn 0.251
I-b4 19 Δε 10.8
I-b5 8 η 75
II-4 7 Cp 112
Ⅲ-9 7
Ⅳ-2 17
Ⅳ-4 10
实施例12
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表12。
表12：实施例12组分
组分 含量(g) 性能参数 参数值
I-a4 39 Δn 0.259
I-b2 15 Δε 13.9
I-b5 11.5 η 60
I-b7 15.5 Cp 87
II-4 9.5
Ⅳ-4 9.5
实施例13
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表13。
表13：实施例13组分
组分 含量(g) 性能参数 参数值
I-a4 40 Δn 0.246
I-b2 15 Δε 13.4
I-b4 12 η 45
I-b7 15 Cp 85
II-4 9
Ⅳ-4 9
实施例14
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表14。
表14：实施例14组分
组分 含量(g) 性能参数 参数值
I-a1 12 Δn 0.259
I-a3 15 Δε 12.6
I-a4 15 η 60
I-b1 12 Cp 90
I-b4 8
I-b7 10
II-4 6
Ⅲ-9 8
Ⅳ-4 14
实施例15
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表15。
表15：实施例15组分
组分 含量(g) 性能参数 参数值
I-a1 4 Δn 0.260
I-a3 10 Δε 11.5
I-a4 24 η 76
I-b4 19 Cp 98
I-b5 9
II-4 10
Ⅲ-9 11
Ⅳ-4 13
实施例16
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表16。
表16：实施例16组分
Figure BDA0001601421840000181
Figure BDA0001601421840000191
实施例17
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表17。
表17：实施例17组分
组分 含量(g) 性能参数 参数值
I-a1 4 Δn 0.267
I-a4 24 Δε 11.7
I-a6 5 η 80
I-b2 2 Cp 110
I-b4 17
I-b5 4
I-b7 5
II-2 5
II-4 10
Ⅲ-2 11
Ⅳ-4 13
实施例18
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表18。
表18：实施例18组分
Figure BDA0001601421840000192
Figure BDA0001601421840000201
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，调光膜的刨面结构可参考图1所示，现对调光膜进行温度性能测试，温度-雾度线如图2所示，V-T曲线如图3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70℃才开始出现明显的雾度下降，表现出较好的温度性能，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。
从图3中的数据可以看出，电压升高至5V调光膜的透过率即会出现升高，电压升高至10V时，透过率基本可达50％，继续升高至18V，透过率增大的趋势趋于平缓，透过率也达到80％，由此可得实施例1的液晶材料在较低的电压下具有较高的开态透过率。
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重复下述试验，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 (4)

1.一种液晶材料，其特征在于，所述液晶材料由如下重量份的组分组成：
Figure FDA0003162210110000011
2.权利要求1所述液晶材料在制备调光膜中的应用。
3.一种采用包括权利要求1所述液晶材料的原料制备而成的调光膜。
4.根据权利要求3所述的调光膜，其特征在于，所述调光膜由上至下包括：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。
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