CN113698943A - 一种具有发光和光响应特性的液晶凝胶、制备方法及应用 - Google Patents
一种具有发光和光响应特性的液晶凝胶、制备方法及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113698943A CN113698943A CN202110961717.2A CN202110961717A CN113698943A CN 113698943 A CN113698943 A CN 113698943A CN 202110961717 A CN202110961717 A CN 202110961717A CN 113698943 A CN113698943 A CN 113698943A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- liquid crystal
- gel
- emitting
- group
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 title claims abstract description 147
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 8
- 239000004988 Nematic liquid crystal Substances 0.000 claims abstract description 27
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 claims abstract description 4
- -1 n-dodecyloxy group Chemical group 0.000 claims description 19
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 17
- ZGOWXOZNUNZPAV-UHFFFAOYSA-N 4-(4-heptylphenyl)benzonitrile Chemical group C1=CC(CCCCCCC)=CC=C1C1=CC=C(C#N)C=C1 ZGOWXOZNUNZPAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- HHPCNRKYVYWYAU-UHFFFAOYSA-N 4-cyano-4'-pentylbiphenyl Chemical group C1=CC(CCCCC)=CC=C1C1=CC=C(C#N)C=C1 HHPCNRKYVYWYAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- GPGGNNIMKOVSAG-UHFFFAOYSA-N 4-(4-octoxyphenyl)benzonitrile Chemical group C1=CC(OCCCCCCCC)=CC=C1C1=CC=C(C#N)C=C1 GPGGNNIMKOVSAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 claims description 12
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 11
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- XJHABGPPCLHLLV-UHFFFAOYSA-N benzo[de]isoquinoline-1,3-dione Chemical class C1=CC(C(=O)NC2=O)=C3C2=CC=CC3=C1 XJHABGPPCLHLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- UVZUFUGNHDDLRQ-LLHZKFLPSA-N cholesteryl benzoate Chemical compound O([C@@H]1CC2=CC[C@H]3[C@@H]4CC[C@@H]([C@]4(CC[C@@H]3[C@@]2(C)CC1)C)[C@H](C)CCCC(C)C)C(=O)C1=CC=CC=C1 UVZUFUGNHDDLRQ-LLHZKFLPSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001944 cysteine derivatives Chemical class 0.000 claims description 4
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 claims description 4
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 4
- KPQVQWUNELODQE-UHFFFAOYSA-N 4-(4-butoxyphenyl)benzonitrile Chemical group C1=CC(OCCCC)=CC=C1C1=CC=C(C#N)C=C1 KPQVQWUNELODQE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 125000001176 L-lysyl group Chemical class [H]N([H])[C@]([H])(C(=O)[*])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C(N([H])[H])([H])[H] 0.000 claims description 3
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 3
- 125000003187 heptyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 3
- 125000004051 hexyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 3
- 125000000956 methoxy group Chemical group [H]C([H])([H])O* 0.000 claims description 3
- 125000000740 n-pentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 3
- 125000002347 octyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 3
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 3
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 3
- 150000003918 triazines Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 2
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 104
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 9
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 6
- DMLAVOWQYNRWNQ-UHFFFAOYSA-N azobenzene Chemical group C1=CC=CC=C1N=NC1=CC=CC=C1 DMLAVOWQYNRWNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004298 light response Effects 0.000 description 4
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007697 cis-trans-isomerization reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/42—Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40
- C09K19/44—Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40 containing compounds with benzene rings directly linked
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/42—Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40
- C09K19/50—Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40 containing steroidal liquid crystal compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K9/00—Tenebrescent materials, i.e. materials for which the range of wavelengths for energy absorption is changed as a result of excitation by some form of energy
- C09K9/02—Organic tenebrescent materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
- C09K2019/526—Gelling agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
- C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
- C09K2211/1003—Carbocyclic compounds
- C09K2211/1007—Non-condensed systems
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
- C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
- C09K2211/1003—Carbocyclic compounds
- C09K2211/1011—Condensed systems
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
- C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
- C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
- C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
- C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
- C09K2211/1033—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom with oxygen
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Liquid Crystal Substances (AREA)
Abstract
本发明公开一种具有发光和光响应特性的液晶凝胶，该液晶凝胶包括0.5‑11.5重量份的凝胶因子、1.0‑12.0重量份的光响应性发光液晶和76.5‑98.5重量份的向列相液晶；所述凝胶因子通过氢键作用和π‑π相互作用自组装形成三维网络，光响应性发光液晶和向列相液晶均匀分散在空间网络中，两者之间具有能量传递，赋予凝胶暗蓝色发光。在紫外光辐照下，光响应性发光液晶发生异构化，能量传递消失，凝胶发光颜色及强度改变，具有光响应性。本发明提供的液晶凝胶制备方法简单、稳定性好、模量高，可存储发光图像，在柔性显示、信息存储等领域应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种具有发光和光响应特性的液晶凝胶、其制备方法及应用。
背景技术
发光液晶将光响应性基元与液晶基元相结合，既表现出液晶的各向异性和流动性，又表现出优异的发光性能，广泛应用于显示、光学、电光器件等领域。将具有刺激响应性发光液晶凝胶化，不仅可以获得具有良好力学自支撑的新材料，还能保留发光液晶优异的刺激响应能力和发光性能，有望促进液晶柔性显示、光学、电光器件等领域的发展。
当前，液晶凝胶主要是通过向向列相液晶中添加少量的凝胶因子制备而成。为了实现液晶凝胶的光响应性，公开号为CN110724251A的中国专利公开了一种含偶氮苯基元的光响应聚合物凝胶因子和光响应液晶凝胶，在光刺激下实现了快速、可逆的凝胶-溶胶的转变。公开号为CN1884436A 的中国专利公开了一种由偶氮苯液晶化合物的液晶凝胶，由于偶氮苯基元在紫外光下具有顺反异构化，在凝胶状态下具有现可逆的光致变色性能。
但是，目前报道的光响应的液晶凝胶材料几乎都以偶氮苯作为光响应基元，含偶氮苯基元的液晶凝胶材料在发光、稳定性、力学性能方面仍然存在一些问题。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种具有发光和光响应特性的液晶凝胶、其制备方法及应用，充分结合液晶凝胶材料的特点和需求，在实现材料良好力学性能的同时，赋予材料发光和光响应性能。
为实现上述目的，按照本发明的第一个方面，提供一种具有发光和光响应特性的液晶凝胶，包含光响应性发光液晶、向列相液晶和凝胶因子；
所述凝胶因子通过氢键作用和π-π相互作用自组装形成三维网络，所述向列相液晶和光响应性发光液晶分散在三维网络中，在特定波长光的辐照下，液晶凝胶发光颜色及强度发生改变。
作为本发明的进一步改进，所述的光响应性发光液晶为CS、TPAN、 DSA、THBA、DCS、SP中的一种或几种，其结构式如下：
其中R1、R2、R3、R4可以相同或不同，可独立为氢原子、甲基、甲氧基、氨基、硝基、氰基、苯基、羟基、正十二烷氧基、正十六烷氧基、正十八烷氧基、对四甘醇基苯基、香茅醇基、4-氰基-4'-庚基联苯、4-正辛氧基-4'-氰基联苯、4-氰基-4'-戊基联苯或4-正丁氧基-4'-氰基联苯中的一种。
作为本发明的进一步改进，向列相液晶为4-正戊基-4'-氰基联苯(5CB)、 4-正庚基-4'-氰基联苯(7CB)、4-正辛氧基-4'-氰基联苯(8OCB)、4-正戊基 -4'-氰基三联苯(5CT)、4-4'-偶氮二苯甲醚、苯甲酸胆甾酶酯中的一种或多种。
作为本发明的进一步改进，所述凝胶因子为1,4-对苯二甲酰胺苯丙氨类衍生物、L-赖氨酸类衍生物、三嗪衍生物、萘二甲酰亚胺衍生物或半胱氨酸类化合物中的一种，其结构式如下：
其中，取代基R1、R2、R3和R4各自独立地为式A、B、C、D、E、F、 G、H和I中的任意一种，但R1与R2不同，且R3和R4不同，R5、R6、R7为甲基、乙基、丙基、叔丁基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基中的一种，所述式A、B、C、D、E、F、G、H和I的结构为：
其中，标示有*的部位为所述取代基R1、R2、R3和R4的链接位点；所述取代基R1和R3相同，或所述取代基R2和R4相同；优选地，所述取代基 R1和R3相同，且所述取代基R2和R4相同。
作为本发明的进一步改进，该液晶凝胶中，所述凝胶因子占0.5～11.5 重量份，光响应性发光液晶占1.0～12.0重量份，向列相液晶占76.5～98.5重量份。
作为本发明的进一步改进，所述液晶凝胶的储能模量为103Pa～106Pa。
按照本发明的另一个方面，提供一种具有发光和光响应特性的液晶凝胶的制备方法，用于制备所述的具有发光和光响应特性的液晶凝胶，包括如下步骤：
S1将光响应性发光液晶、向列相液晶和凝胶因子通过超声进行混合，使所述凝胶因子均匀分散在液晶中，且所述凝胶因子占0.5-11.5重量份，光响应性发光液晶占1.0-12.0重量份，向列相液晶占76.5-98.5重量份；
S2将步骤S1得到的混合物加热，直至形成透明溶液，然后自然冷却至室温，所述光响应性发光液晶和向列相液晶均匀分散在凝胶因子所形成的三维网络中，得到具有发光和光响应特性液晶凝胶。
作为本发明的进一步改进，步骤S1中，超声的功率为100-400瓦，超声的时间为1-2小时。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中，加热温度为80-200℃。
按照本发明的第三个方面，提供一种具有发光和光响应特性的液晶凝胶的应用，将所述光响应性液晶凝胶置于紫外光下辐照，可通过发光颜色的改变存储发光图像，应用于防伪；且紫外光的波长为200-370纳米，辐照强度为5-200毫瓦/平方厘米，辐照时间为1-60分钟。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明的具有发光和光响应特性的液晶凝胶，选用的凝胶因子通过氢键作用和π-π相互作用自组装形成三维网络，具有良好的自支撑性能；光响应性发光液晶和向列相液晶均匀分散在三维网络中，且向列相液晶与发光液晶之间具有能量传递，赋予液晶凝胶良好的发光性能。
(2)本发明的具有发光和光响应特性的液晶凝胶，将具有光响应性发光液晶引入液晶凝胶中，由于在特定紫外光辐照下，光响应性发光液晶发生异构化，发光性能改变，能量传递消失，液晶凝胶发光颜色及强度发生改变，赋予了液晶凝胶良好的光响应性。
(3)本发明的具有发光和光响应特性的液晶凝胶，将光响应性发光液晶引入到液晶凝胶中，进一步增强了液晶凝胶的力学性能。
(4)本发明的具有发光和光响应特性的液晶凝胶，光响应性液晶凝胶，凝胶因子用量少，模量高、稳定性好，制备方法简单，成型条件温和，实用性强。
(5)本发明的具有发光和光响应特性的液晶凝胶，不仅可以应用于防伪邻域，还可以应用于光学信息存储、发光显示等技术领域。
附图说明
图1为本发明实施例6、7、8、9、10和对比例1中不同光响应性发光液晶含量的发光液晶凝胶材料的流变频率扫描曲线；
图2为本发明实施例6中发光液晶凝胶的光响应荧光图案。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供了一种具有发光和光响应特性的液晶凝胶，包括光响应性发光液晶、向列相液晶以及凝胶因子，光响应性发光液晶和向列相液晶均匀分散在凝胶因子形成的三维网络中形成了具有发光和光响应特性的液晶凝胶；其中凝胶因子占0.5-11.5重量份，光响应性发光液晶占1.0-12.0重量份，向列相液晶占76.5-98.5重量份。在特定波长光的辐照下，液晶凝胶发光颜色及强度发生改变，具有光响应能力，此外，发光液晶凝胶还具有高模量、高稳定性和热可逆性。
进一步地，光响应性发光液晶为CS、TPAN、DSA、THBA、DCS、SP 中的一种或几种，其结构式如下所示：
进一步地，侧基R1、R2、R3、R4可以相同或不同，可独立为氢原子、甲基、甲氧基、氨基、硝基、氰基、苯基、羟基、正十二烷氧基、正十六烷氧基、正十八烷氧基、对四甘醇基苯基、香茅醇基、4-氰基-4'-庚基联苯、 4-正辛氧基-4'-氰基联苯、4-氰基-4'-戊基联苯和4-正丁氧基-4'-氰基联苯中的一种。
进一步地，向列相液晶为4-正戊基-4'-氰基联苯(5CB)、4-正庚基-4'- 氰基联苯(7CB)、4-正辛氧基-4'-氰基联苯(8OCB)、4-正戊基-4'-氰基三联苯(5CT)、4-4'-偶氮二苯甲醚、苯甲酸胆甾酶酯中的一种或多种。
进一步地，凝胶因子为1,4-对苯二甲酰胺苯丙氨类衍生物、L-赖氨酸类衍生物、三嗪衍生物、萘二甲酰亚胺衍生物、半胱氨酸类衍生物中其中的一种，结构式如下：
其中，取代基R1、R2、R3和R4各自独立地为式A、B、C、D、E、F、 G、H和I中的任意一种，但R1与R2不同，且R3和R4不同，R5、R6、R7可以是甲基、乙基、丙基、叔丁基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基中的一种，所述式A、B、C、D、E、F、G、H和I的结构为：
其中，标示有*的部位为所述取代基R1、R2、R3和R4的链接位点。
本发明具有发光和光响应特性的液晶凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)将光响应性发光液晶、向列相液晶和凝胶因子通过超声进行混合，超声分散的功率为100-400瓦，超声时间为1-2小时，使凝胶因子均匀分散在液晶中，所述凝胶因子占0.5-11.5重量份，光响应性发光液晶占1.0-12.0 重量份，向列相液晶占76.5-98.5重量份；
(2)将步骤(1)混合物加热，加热温度为80-200摄氏度，直至形成透明溶液，然后自然冷却至室温，光响应性发光液晶和向列相液晶均匀分散在凝胶因子所形成的三维网络中，得到具有发光和光响应特性液晶凝胶。
本发明提供了具有发光和光响应特性的液晶凝胶的应用方法，将光响应性液晶凝胶置于紫外光下辐照，可通过发光行为的改变存储发光图像，用于防伪。所述的紫外光波长为200-370纳米，照射强度为5-200毫瓦/平方厘米，辐照时间为1-60分钟。
本发明选用手性分子作为凝胶因子，由于氢键作用和π-π相互作用可自组装形成三维网络，提供了良好的自支撑能力和热可逆性；将光响应基元的发光液晶与向列相液晶作为载体，向列相液晶与光响应性发光液晶之间具有能量传递，赋予液晶凝胶暗蓝色发光，在特定紫外光辐照下，光响应性发光液晶发生异构化，发光性能改变，能量传递消失，液晶凝胶发光颜色改变，具有光响应性，在柔性显示、信息存储、防伪等领域具有潜在应用。
为更好地理解本发明的光响应性液晶凝胶材料和制备方法，提供以下具体实施例。
实施例1
将1.0wt％的CS(R1为氢、R2为氢、R3为对四甘醇基苯基、R4为氢)、 0.5wt％的1,4-对苯二甲酰胺苯丙氨类衍生物(R1与R3相同为A、R2与R4相同为C)和98.5wt％的向列相液晶(苯甲酸胆甾酶酯)，通过超声使其混合均匀，加热至透明溶液状态，并自然冷却至室温，得到具有高模量的光响应性液晶凝胶。在365纳米、光强为10毫瓦/平方厘米的紫外灯下辐照10分钟，凝胶荧光发生改变，具有光响应性。
实施例2
将5.0wt％的TPAH(R1为氰基、R2为正十六烷氧基)、0.7wt％的萘二甲酰亚胺衍生物(R1为A、R7为丙基)和94.3wt％向列相液晶(4-正戊基-4'- 氰基联苯)通过超声使其混合均匀，加热至透明溶液状态，并自然冷却至室温，得到具有高模量的光响应性液晶凝胶。在365纳米、光强为20毫瓦 /平方厘米的紫外灯下辐照10分钟，凝胶荧光发生改变，具有光响应性。
实施例3
将2.0wt％的SP(R1为硝基、R2为正十二烷氧基)、0.7wt％的萘二甲酰亚胺衍生物(R1为B、R7为叔丁基)、97.3wt％向列相液晶(4-正戊基-4'- 氰基联苯)通过超声使其混合均匀，加热至透明溶液状态，并自然冷却至室温，得到具有高模量的光响应性液晶凝胶。在365纳米、光强为20毫瓦 /平方厘米的紫外灯下辐照10分钟，凝胶荧光发生改变，具有光响应性。
实施例4
将2.0wt％的DSA(R2为正十二烷氧基)、1.0wt％的CS(R1为氰基、 R2为氢、R3为对四甘醇基苯基、R4为甲氧基)、0.5wt％的1,4-对苯二甲酰胺苯丙氨类衍生物(R1与R3相同为A、R2与R4相同为C)、96.5wt％向列相液晶(4-4'-偶氮二苯甲醚)通过超声使其混合均匀，加热至透明溶液状态，并自然冷却至室温，得到具有高模量的光响应性液晶凝胶。在365纳米、光强为20毫瓦/平方厘米的紫外灯下辐照10分钟，凝胶荧光发生改变，具有光响应性。
实施例5
将2.0wt％的DCS(R2为正十二烷氧基)、0.7wt％的半胱氨酸类化合物 (R1为甲基、R2为丙基、R3为F)、97.3wt％向列相液晶(4-正戊基-4'-氰基联苯)通过超声使其混合均匀，加热至透明溶液状态，并自然冷却至室温，得到具有高模量的光响应性液晶凝胶。在365纳米、光强为20毫瓦/ 平方厘米的紫外灯下辐照10分钟，凝胶荧光发生改变，具有光响应性。
实施例6
将1.0wt％的CS(R1为氰基、R2为氢、R3为对四甘醇基苯基、R4为甲氧基)、0.5wt％的1,4-对苯二甲酰胺苯丙氨类衍生物(R1与R3同为A、 R2与R4同为C)和98.5wt％的向列相液晶(4-正戊基-4'-氰基联苯48.1 wt％、4-正庚基-4'-氰基联苯22.2wt％、4-正辛氧基-4'-氰基联苯17.8 wt％、4-正戊基-4'-氰基三联苯6.4wt％)通过超声使其混合均匀，加热至透明溶液状态，并自然冷却至室温，得到具有高模量的光响应性液晶凝胶。在365纳米、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外灯下辐照10分钟，凝胶荧光发生改变，具有光响应性。
实施例7
将2.0wt％的CS(R1为氰基、R2为氢、R3为对四甘醇基苯基、R4为甲氧基)、0.5wt％的1,4-对苯二甲酰胺苯丙氨类衍生物(R1与R3同为A、 R2与R4同为C)和97.5wt％的向列相液晶混合物(4-正戊基-4'-氰基联苯48.1wt％、4-正庚基-4'-氰基联苯22.2wt％、4-正辛氧基-4'-氰基联苯17.8wt％、4-正戊基-4'-氰基三联苯6.4wt％)过超声使其混合均匀，加热至透明溶液状态，并自然冷却至室温，得到具有高模量的光响应性液晶凝胶。在365纳米、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外灯下辐照15分钟，凝胶荧光发生改变，具有光响应性。
实施例8
将3.0wt％的CS(R1为氰基、R2为氢、R3为对四甘醇基苯基、R4为甲氧基)、0.5wt％的1,4-对苯二甲酰胺苯丙氨类衍生物(R1与R3同为A、 R2与R4同为C)和96.5wt％的向列相液晶混合物(4-正戊基-4'-氰基联苯48.1wt％、4-正庚基-4'-氰基联苯22.2wt％、4-正辛氧基-4'-氰基联苯17.8wt％、4-正戊基-4'-氰基三联苯6.4wt％)通过超声使其混合均匀，加热至透明溶液状态，并自然冷却至室温，得到具有高模量的光响应性液晶凝胶。在365纳米、光强为30毫瓦/平方厘米的紫外灯下辐照10分钟，凝胶荧光发生改变，具有光响应性。
实施例9
将4.0wt％的CS(R1为氰基、R2为氢、R3为对四甘醇基苯基、R4为甲氧基)、0.5wt％的1,4-对苯二甲酰胺苯丙氨类衍生物(R1与R3同为A、 R2与R4同为C)和95.5wt％的向列相液晶混合物(4-正戊基-4'-氰基联苯48.1wt％、4-正庚基-4'-氰基联苯22.2wt％、4-正辛氧基-4'-氰基联苯17.8wt％、4-正戊基-4'-氰基三联苯6.4wt％)通过超声使其混合均匀，加热至透明溶液状态，并自然冷却至室温，得到具有高模量的光响应性液晶凝胶。在365纳米、光强为33毫瓦/平方厘米的紫外灯下辐照10分钟，凝胶荧光发生改变，具有光响应性。
实施例10
将5.0wt％的CS(R1为氰基、R2为氢、R3为对四甘醇基苯基、R4为甲氧基)、0.5wt％的1,4-对苯二甲酰胺苯丙氨类衍生物(R1与R3同为氢、 R2与R4同为羧基)和94.5wt％的向列相液晶混合物(4-正戊基-4'-氰基联苯48.1wt％、4-正庚基-4'-氰基联苯22.2wt％、4-正辛氧基-4'-氰基联苯17.8wt％、4-正戊基-4'-氰基三联苯6.4wt％)通过超声使其混合均匀，加热至透明溶液状态，并自然冷却至室温，得到具有高模量的光响应性液晶凝胶。在365纳米、光强为37毫瓦/平方厘米的紫外灯下辐照15 分钟，凝胶荧光发生改变，具有光响应性。
下表为本发明其他典型实施例涉及的配方，但本发明的实施例并不限制于此，在本发明所保护的范围内均能够实现。
对比例1
本对比例提供的液晶凝胶材料，由0.5wt％的1,4-对苯二甲酰胺苯丙氨类衍生物(R1与R3相同为A、R2与R4相同为C)和99.5wt％的向列相液晶混合物(4-正戊基-4'-氰基联苯48.1wt％、4-正庚基-4'-氰基联苯22.2wt％、4-正辛氧基-4'-氰基联苯17.8wt％、4-正戊基-4'-氰基三联苯6.4wt％)通过超声混合均匀，加热至透明溶液状态，并自然冷却至室温后得到。该液晶凝胶具有较高的储能模量，在365纳米、光强为30毫瓦 /平方厘米的紫外灯下辐照10分钟，凝胶荧光未发生改变，不具有光响应性。对比例中由于未添加具有光响应性发光液晶，制备的液晶凝胶不具有光响应性。
图1为本发明实施例6、7、8、9、10和对比例1中不同光响应性发光液晶含量的发光液晶凝胶材料的流变频率扫描曲线，如图1所示，随着光响应性发光液晶含量的增加，液晶凝胶的储能模量不断增大，这是因为加入的光响应性发光液晶后均匀分散在凝胶网络中，液晶分子和凝胶因子形成的网络之间具有较强的分子间作用力(氢键、π-π堆积)，从而提高了凝胶的自支撑能力。
图2为本发明实施例6中发光液晶凝胶的光响应荧光图案，液晶凝胶具有良好的光响应性，液晶凝胶利用掩模版进行辐照，可以制作荧光图案，这是因为在凝胶中，光响应性发光液晶与向列相液晶之间具有能量传递，使凝胶具有暗蓝色的荧光，紫外光辐照后，光响应性发光液晶分子发生异构化，能量传递受阻，凝胶荧光发射波长发生蓝移且荧光强度增强。这类荧光图案在特定紫外光下可以观察，在防伪邻域具有较强应用潜力。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有发光和光响应特性的液晶凝胶，其特征在于，包含光响应性发光液晶、向列相液晶和凝胶因子；
所述凝胶因子通过氢键作用和π-π相互作用自组装形成三维网络，所述向列相液晶和光响应性发光液晶分散在三维网络中，在特定波长光的辐照下，液晶凝胶发光颜色及强度发生改变。
2.根据权利要求1所述的具有发光和光响应特性的液晶凝胶，其特征在于，所述的光响应性发光液晶为CS、TPAN、DSA、THBA、DCS、SP中的一种或几种，其结构式如下：
其中R1、R2、R3、R4可以相同或不同，可独立为氢原子、甲基、甲氧基、氨基、硝基、氰基、苯基、羟基、正十二烷氧基、正十六烷氧基、正十八烷氧基、对四甘醇基苯基、香茅醇基、4-氰基-4'-庚基联苯、4-正辛氧基-4'-氰基联苯、4-氰基-4'-戊基联苯或4-正丁氧基-4'-氰基联苯中的一种。
3.根据权利要求1所述的具有发光和光响应特性的液晶凝胶，其特征在于，向列相液晶为4-正戊基-4'-氰基联苯(5CB)、4-正庚基-4'-氰基联苯(7CB)、4-正辛氧基-4'-氰基联苯(8OCB)、4-正戊基-4'-氰基三联苯(5CT)、4-4'-偶氮二苯甲醚、苯甲酸胆甾酶酯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的具有发光和光响应特性的液晶凝胶，其特征在于，所述凝胶因子为1,4-对苯二甲酰胺苯丙氨类衍生物、L-赖氨酸类衍生物、三嗪衍生物、萘二甲酰亚胺衍生物或半胱氨酸类化合物中的一种，其结构式如下：
其中，取代基R1、R2、R3和R4各自独立地为式A、B、C、D、E、F、G、H和I中的任意一种，但R1与R2不同，且R3和R4不同，R5、R6、R7为甲基、乙基、丙基、叔丁基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基中的一种，所述式A、B、C、D、E、F、G、H和I的结构为：
其中，标示有*的部位为所述取代基R1、R2、R3和R4的链接位点；所述取代基R1和R3相同，或所述取代基R2和R4相同。
5.根据权利要求1所述的具有发光和光响应特性的液晶凝胶，其特征在于，该液晶凝胶中，所述凝胶因子占0.5～11.5重量份，光响应性发光液晶占1.0～12.0重量份，向列相液晶占76.5～98.5重量份。
6.根据权利要求1所述的具有发光和光响应特性的液晶凝胶，其特征在于，所述液晶凝胶的储能模量为103Pa～106Pa。
7.一种具有发光和光响应特性的液晶凝胶的制备方法，用于制备如权利要求1-6任一项所述的具有发光和光响应特性的液晶凝胶，其特征在于，包括如下步骤：
S1将光响应性发光液晶、向列相液晶和凝胶因子通过超声进行混合，使所述凝胶因子均匀分散在液晶中，且所述凝胶因子占0.5-11.5重量份，光响应性发光液晶占1.0-12.0重量份，向列相液晶占76.5-98.5重量份；
S2将步骤S1得到的混合物加热，直至形成透明溶液，然后自然冷却至室温，所述光响应性发光液晶和向列相液晶均匀分散在凝胶因子所形成的三维网络中，得到具有发光和光响应特性液晶凝胶。
8.根据权利要求7所述的具有发光和光响应特性的液晶凝胶的制备方法，其特征在于，步骤S1中，超声的功率为100-400瓦，超声的时间为1-2小时。
9.根据权利要求7所述的具有发光和光响应特性的液晶凝胶的制备方法，其特征在于，步骤S2中，加热温度为80-200℃。
10.一种如权利要求1-6任一项所述的具有发光和光响应特性的液晶凝胶的应用，其特征在于，将所述光响应性液晶凝胶置于紫外光下辐照，可通过发光颜色及强度的改变存储发光图像，应用于防伪；且紫外光的波长为200-370纳米，辐照强度为5-200毫瓦/平方厘米，辐照时间为1-60分钟。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110961717.2A CN113698943B (zh) | 2021-08-20 | 2021-08-20 | 一种具有发光和光响应特性的液晶凝胶、制备方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110961717.2A CN113698943B (zh) | 2021-08-20 | 2021-08-20 | 一种具有发光和光响应特性的液晶凝胶、制备方法及应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113698943A true CN113698943A (zh) | 2021-11-26 |
| CN113698943B CN113698943B (zh) | 2023-12-19 |
Family
ID=78653692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110961717.2A Active CN113698943B (zh) | 2021-08-20 | 2021-08-20 | 一种具有发光和光响应特性的液晶凝胶、制备方法及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113698943B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114196056A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-03-18 | 北京大学 | 一种液晶小分子辅助的光响应聚合物表面微纳结构的制备方法 |
| CN115161035A (zh) * | 2022-07-11 | 2022-10-11 | 华中科技大学 | 一种光响应胆甾相液晶凝胶、其制备方法及应用 |
| CN115305098A (zh) * | 2022-08-23 | 2022-11-08 | 华中科技大学 | 一种发光胆甾相液晶凝胶、制备方法及应用 |
| CN115746321A (zh) * | 2022-11-01 | 2023-03-07 | 华中科技大学 | 一种金属有机凝胶、其制备方法和应用 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090269323A1 (en) * | 2007-09-18 | 2009-10-29 | Syracuse University Technology Transfer And Industrial Development Office | Non-amphiphile-based water-in-water emulsion and uses thereof |
| JP2017137479A (ja) * | 2016-01-28 | 2017-08-10 | 公益財団法人九州先端科学技術研究所 | カードラン誘導体 |
| CN108300490A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-07-20 | 华中科技大学 | 一种高模量低驱动电压的液晶凝胶材料、其制备和应用 |
| CN110330478A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-10-15 | 信阳师范学院 | 萘二甲酰亚胺有机荧光凝胶化合物以及制备方法、有机凝胶及应用 |
| CN112342036A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-02-09 | 复旦大学 | 一种结合结构色和荧光的液晶材料及液晶装置 |
| CN113136200A (zh) * | 2021-04-27 | 2021-07-20 | 湘潭大学 | 一种圆偏振发光液晶物理凝胶材料及其制备方法 |
-
2021
- 2021-08-20 CN CN202110961717.2A patent/CN113698943B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090269323A1 (en) * | 2007-09-18 | 2009-10-29 | Syracuse University Technology Transfer And Industrial Development Office | Non-amphiphile-based water-in-water emulsion and uses thereof |
| JP2017137479A (ja) * | 2016-01-28 | 2017-08-10 | 公益財団法人九州先端科学技術研究所 | カードラン誘導体 |
| CN108300490A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-07-20 | 华中科技大学 | 一种高模量低驱动电压的液晶凝胶材料、其制备和应用 |
| CN110330478A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-10-15 | 信阳师范学院 | 萘二甲酰亚胺有机荧光凝胶化合物以及制备方法、有机凝胶及应用 |
| CN112342036A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-02-09 | 复旦大学 | 一种结合结构色和荧光的液晶材料及液晶装置 |
| CN113136200A (zh) * | 2021-04-27 | 2021-07-20 | 湘潭大学 | 一种圆偏振发光液晶物理凝胶材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 程新峰;金勇;漆锐;樊宝珠;李汉平;: "刺激响应降解型聚合物水凝胶", 化学进展, no. 12, pages 1784 - 1798 * |
| 逯桃桃;刘娟;李辉;魏太保;张有明;林奇;: "刺激响应型超分子凝胶", vol. 28, no. 10, pages 1541 - 1549 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114196056A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-03-18 | 北京大学 | 一种液晶小分子辅助的光响应聚合物表面微纳结构的制备方法 |
| CN115161035A (zh) * | 2022-07-11 | 2022-10-11 | 华中科技大学 | 一种光响应胆甾相液晶凝胶、其制备方法及应用 |
| CN115161035B (zh) * | 2022-07-11 | 2023-10-20 | 华中科技大学 | 一种光响应胆甾相液晶凝胶、其制备方法及应用 |
| CN115305098A (zh) * | 2022-08-23 | 2022-11-08 | 华中科技大学 | 一种发光胆甾相液晶凝胶、制备方法及应用 |
| CN115746321A (zh) * | 2022-11-01 | 2023-03-07 | 华中科技大学 | 一种金属有机凝胶、其制备方法和应用 |
| CN115746321B (zh) * | 2022-11-01 | 2023-08-01 | 华中科技大学 | 一种金属有机凝胶、其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113698943B (zh) | 2023-12-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113698943B (zh) | 一种具有发光和光响应特性的液晶凝胶、制备方法及应用 | |
| Xie et al. | The development of mechanoluminescence from organic compounds: breakthrough and deep insight | |
| Qu et al. | Recent progress on pure organic room temperature phosphorescence materials based on host-guest interactions | |
| Wang et al. | Excitation-dependent organic phosphors exhibiting different luminescence colors for information anti-counterfeiting | |
| CN107652279B (zh) | 一种二芳基乙烯荧光分子开关、其制备方法和应用 | |
| JP2016164266A (ja) | 黒色二色性染料 | |
| Fan et al. | Organic luminogens bearing alkyl substituents: design flexibility, adjustable molecular packing, and optimized performance | |
| CN107429164A (zh) | 包含金属‑有机液晶基元的双稳态液晶分散体装置及其应用 | |
| JPH04323269A (ja) | 二色アゾ染料 | |
| CN111925789B (zh) | 基于10-苯基吩噻嗪的掺杂有机长余辉发光材料及制备和使用方法 | |
| CN112920794B (zh) | 一种氢键有机框架复合发光材料及其制备方法 | |
| Wu et al. | Time-resolved encryption from a spiropyran derivative: High-contrasted and multi-state mechanochromism, photochromism and thermochromism | |
| Yuan et al. | Purely organic optoelectronic materials with ultralong-lived excited states under ambient conditions | |
| Xu et al. | Room‐temperature phosphorescence materials from crystalline to amorphous state | |
| CN112342036B (zh) | 一种结合结构色和荧光的液晶材料及液晶装置 | |
| Zhang et al. | Adjustable 2-cyano-3, 4-difluoro-1H-pyrrole-based luminescent liquid crystals: synthesis, properties and substituent effect | |
| CN115161035B (zh) | 一种光响应胆甾相液晶凝胶、其制备方法及应用 | |
| Zeng et al. | Multi-stimuli fluorescence responsiveness of α-cyanostilbene derivative: AIEE, stimuli response to polarity, acid, force and light, applications in anti-counterfeiting and single phosphor w-OLED | |
| Cao et al. | Controlling the Balance of Photoluminescence and Photothermal Effect in Cyanostilbene‐Based Luminescent Liquid Crystals | |
| Feng et al. | Polymer-Based Long-Lived Phosphorescence Materials over a Broad Temperature Based on Coumarin Derivatives as Information Anti-Counterfeiting | |
| Song et al. | Understanding AIE and ACQ phenomenon of organometallic iridium (III) complexes by simple cationization engineering | |
| CN115305098A (zh) | 一种发光胆甾相液晶凝胶、制备方法及应用 | |
| CN110483381B (zh) | 一种固态酸碱刺激响应的近红外荧光化合物的制备方法与应用 | |
| CN105713598A (zh) | 五取代四氢嘧啶衍生物在制备具有压致荧光变色材料中的应用 | |
| CN113637467B (zh) | π-共轭调控实现光刺激响应薄膜材料和制备方法及应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |