EP0958316A1 - Chirally nematic polyesters - Google Patents

Chirally nematic polyesters

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EP0958316A1
EP0958316A1 EP98909394A EP98909394A EP0958316A1 EP 0958316 A1 EP0958316 A1 EP 0958316A1 EP 98909394 A EP98909394 A EP 98909394A EP 98909394 A EP98909394 A EP 98909394A EP 0958316 A1 EP0958316 A1 EP 0958316A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
chiral nematic
units
polyester according
range
polyesters
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP98909394A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hans R. Kricheldorf
Thorsten Krawinkel
Andreas Gerken
Peter Schuhmacher
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BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C09B67/00Influencing the physical, e.g. the dyeing or printing properties of dyestuffs without chemical reactions, e.g. by treating with solvents grinding or grinding assistants, coating of pigments or dyes; Process features in the making of dyestuff preparations; Dyestuff preparations of a special physical nature, e.g. tablets, films
    • C09B67/0098Organic pigments exhibiting interference colours, e.g. nacrous pigments
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    • C09K19/3804Polymers with mesogenic groups in the main chain
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    • A61K2800/40Chemical, physico-chemical or functional or structural properties of particular ingredients
    • A61K2800/54Polymers characterized by specific structures/properties

Definitions

  • the invention relates to liquid-crystalline chiral nematic polyesters.
  • liquid-crystalline phases When heating anisotropic substances, liquid-crystalline phases, so-called mesophases, can occur.
  • the individual phases differ in the spatial arrangement of the molecular centers on the one hand and in the molecular arrangement with respect to the longitudinal axes on the other (G. Gray, P A. Winsor, Liquid Crystals and Plastic Crystals, Ellis Horwood Limited, Chichester 1974).
  • the nematic liquid-crystalline phase is characterized by the parallel orientation of the longitudinal axes of the molecules (one-dimensional order).
  • a so-called chiral nematic (cholesteric) phase is formed in which the longitudinal axes of the molecules form a helical superstructure that is perpendicular to it (H.
  • the chiral part of the molecule can either be present in the liquid-crystalline molecule itself or be added to the nematic phase as a dopant, the chiral nematic phase being induced.
  • This phenomenon was first investigated on cholesterol derivatives (e.g. H. Baessler, M. M. Labes, J. Chem. Phys. 52, 631 (1970).
  • the chiral nematic phase has special optical properties: high optical rotation and a pronounced circular dichroism, which is created by selective reflection of circularly polarized light within the chiral nematic layer.
  • the pitch corresponds to the helical superstructure of the wavelength of visible light, a so-called grandjean texture is formed.
  • the colors, which appear different depending on the viewing angle, depend on the pitch of the helical superstructure, which in turn depends on the twisting relationship of the chiral component.
  • the pitch and thus the wavelength range of the selectively reflected light of a chiral nematic layer can be varied by changing the concentration of a chiral dopant.
  • Such chiral nematic systems offer interesting possibilities for practical use.
  • chiral parts of the molecule By incorporating chiral parts of the molecule into mesogenic acrylic acid esters and orientation in the chiral nematic phase, for example after photocrosslinking, a stable, colored network can be produced, but the concentration of the chiral component can then no longer be changed (G. Galli, M. Laus, A. Angelon, Makromol. Chemie 187, 2289 (1986)).
  • concentration of the chiral component can then no longer be changed (G. Galli, M. Laus, A. Angelon, Makromol. Chemie 187, 2289 (1986)).
  • non-crosslinkable chiral compounds By adding non-crosslinkable chiral compounds to nematic acrylic acid esters, a colored polymer can be produced by photocrosslinking which still contains high proportions of soluble components (I. Heyndricks, DJ Broer, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 203, 113 (1991)) .
  • a chiral nematic network can be obtained in which the chiral component can have a share of up to 50% in the material used; however, these polymers still contain significant amounts of soluble fractions (Kreuzer University of Applied Sciences, R. Mauerer, Ch. Müller-Rees, J. Stohrer, Lecture No. 7, 22nd Working Conference on Liquid Crystals, Freeburg, 1993).
  • DE-A-35 35 547 describes a process in which a mixture of cholesterol-containing monoacrylates can be processed to chiral nematic layers by means of photocrosslinking.
  • the total proportion of the chiral component in the mixture is approximately 94%.
  • a pure side chain polymer such a material is not mechanically very stable, but an increase in stability can be achieved by highly crosslinking diluents.
  • polyesters generally show narrow areas of existence of the chiral nematic phase and contain predominantly open-chain chiral components which have a low twistability, so that relatively large proportions of these components are necessary in order to achieve a color impression. This makes the selection of the remaining polyester components e.g. limited in their mechanical properties.
  • DE-A-19504913.6 describes chiral nematic polyesters with chiral diol components with a strong twisting action, in particular dianhydro sugars, and broad liquid-crystalline phase regions.
  • EP-A-682 092 describes paints based on chiral nematic polymers. Examples which are mentioned are polyesters which have been prepared by polycondensation of dicarboxylic acids and diols.
  • DE-A-19631658 describes chiral nematic polycarbonates which have been prepared by various types of polycondensation of diols with phosgene or diphosgene.
  • DE-A-44 41 651 discloses a method for the surface coating of substrates with a coating agent which contains at least one polymerizable low molecular weight liquid-crystalline compound.
  • a coating agent which contains at least one polymerizable low molecular weight liquid-crystalline compound.
  • photochemically polymerizable, low molecular weight liquid-crystalline compounds oligoesters
  • WO-A-96 02 597 also describes a process for coating or printing substances with a coating or printing agent which contains a chiral or achiral liquid-crystalline monomer and a non-liquid-crystalline chiral compound.
  • the liquid-crystalline monomers are preferably photochemically polymerizable bisacrylates.
  • WO-A-95 29 962 describes aqueous coating compositions for the production of coatings whose color impression depends on the viewing angle and which contain platelet-shaped pigments from oriented, three-dimensionally crosslinked substances of liquid-crystalline structure with a chiral phase.
  • a particularly preferred sub- Three-dimensionally crosslinkable polyorganosiloxanes are described.
  • WO-A-95 29 961 discloses coating compositions with a color impression depending on the viewing angle and their use in basecoats for multi-layer coatings.
  • the compositions contain platelet-shaped pigments with a color that is dependent on the viewing angle and consist of oriented, three-dimensionally crosslinked substances of liquid-crystalline structure with a chiral phase. Three-dimensionally crosslinkable polyorganosiloxanes are described as preferred substances.
  • the interference pigments consist of esterified cellulose ethers, in particular of acylated hydroxypropyl cellulose.
  • EP-A-724 005 discloses a pigment with a color that is dependent on the viewing angle, its production and use in a lacquer.
  • the pigment is obtained by three-dimensional crosslinking of oriented substances of liquid-crystalline structure with a chiral phase.
  • Preferred substances are three-dimensionally crosslinkable polyorganosiloxanes.
  • it is proposed to carry out the crosslinking in the presence of at least one further, color-neutral compound which contains at least two crosslinkable double bonds.
  • Acrylates, polyurethanes, epoxies, siloxanes, polyesters and alkyd resins are mentioned as preferred color-neutral compounds.
  • EP-A-0686 674 and the priority application on which it is based DE-A-44 16 191 describe interference pigments from molecules fixed in a cholesteric arrangement and their use.
  • the pigments described have a platelet-like structure and a thickness of 1 ⁇ m to 20 ⁇ m. They contain oriented cross-linked substances of liquid crystalline structure with a chiral phase (preferably polyorganosiloxanes).
  • EP-A-0601 483 and the priority application on which it is based DE-A-42 40 743 describe pigments with a color that is dependent on the viewing angle, their production and use.
  • the pigments described consist of oriented three-dimensionally crosslinked substances of liquid-crystalline structure with a chiral phase (preferably polyorganosiloxanes) and, if appropriate, further dyes and pigments. Any other dyes and pigments present do not serve as carriers for the oriented three-dimensionally cross-linked liquid-crystalline substances with a chiral phase.
  • polyesters which comprise diol or dicarboxylic acid units which contain flexibilizing alkylene groups and which comprise isosorbide, isomannide or isoidide units and the polyester chain form stable Grandjean textures without developing a higher tendency to crystallize. They can be fixed without networking without the disadvantages described above and can be produced simply and inexpensively.
  • the present invention therefore relates to chiral nematic polyesters with flexible chains which comprise isosorbide, isomannide and / or isoidide units, preferably isosorbide units, and which contain at least one unit which is selected from (and derived from) to make the chains more flexible.
  • the polyesters according to the invention are not crystalline and form 5 stable Grand Jeans textures which can be frozen when they cool below the glass transition temperature. Despite the flexibility, the glass transition temperatures of the polyesters are above 80 ° C., preferably above 90 ° C., in particular above 100 ° C. 0
  • polyesters according to the invention are preferably composed of dicarboxylic acids and diols.
  • polyesters according to the invention preferably contain, as units (a), those of the formula
  • n is a number in the range from 3 to 15, in particular 4 to 30 12 and particularly preferably adipic acid;
  • A represents (CH 2 ) n , 0 (CH 2 ) n O or (CH 2 ) o -0- (CH 2 ) p , n is particularly preferably a number in the range from 3 to 15, in particular 4 to 12, 40 Is 4 to 10 and o and p are independently a number in the range of 1 to 7;
  • units (c) preferably those of the formula 45 0 (CH 2 ) n 0 or 0 (CH 2 CH 2 0) m where n is a number in the range from 3 to 15, in particular 4 to 12, particularly preferably 4 to 10 and m is a number in the range from 1 to 10; and
  • A is (CH 2 ) n , 0 (CH 2 ) n 0 or (CH 2 ) o -0- (CH 2 ) p , n is a number in the range from 3 to 15, in particular 4 to 12, particularly preferably 4 to 10 and o and p independently represent a number in the range from 1 to 7.
  • polyesters according to the invention also preferably contain dicarboxylic acid units of the formula as the non-flexible acid component
  • L represents alkyl, alkoxy, halogen, COOR, OCOR, CONHR or NHCOR, X represents S, 0, N, CH 2 or a single bond,
  • R 1 is hydrogen, halogen, alkyl or phenyl and R represents alkyl or hydrogen
  • polyesters according to the invention optionally contain additional flexible diol units of the formula
  • R 1 is hydrogen, halogen, alkyl or phenyl, A (CH 2 ) n , 0 (CH 2 ) n , S (CH 2 ) n or NR (CH 2 ) n and n is a number from 1 to 15.
  • the units mentioned are advantageously distinguished by a very high twisting capacity and by great chemical and thermal stability.
  • the proportion of the units which make the polyester chain flexible is preferably about 1 to 50 mol%, in particular 5 to 30 mol%, of the total content of structural units.
  • the polyesters according to the invention can be produced by various types of polycondensation or by transesterification of polyesters with a mixture of acid component and acylated alcohol component.
  • Typical types of polycondensation are, for example, the “HCl process”, the “silyl process” and the “transesterification process”. These processes are from HR Kricheldorf, N. Probst, among others; Macromol. Rapid. Commun. (1995) 16, 231 and N. Probst, HR Kricheldorf; High perform. Polym. (1995) 7, 461.
  • Acid component and alcohol component are used in a molar ratio of approximately 1: 1.
  • the reaction time can vary within a wide range. In general, it is 1 to 48 hours, in particular 1 to 24 hours.
  • the reaction is carried out at elevated temperature, generally in the range from 120 ° C. to 300 ° C., the temperature in this range also being able to be increased in stages.
  • the free diols are mixed with the dichlorides of the dicarboxylic acids in a suitable organic solvent, e.g. an ether such as dioxane, a chlorinated hydrocarbon such as 1, 1,2,2-tetrachloroethane, 1-chloronaphthalene or 1,2-dichlorobenzene, dissolved in a suitable reaction vessel.
  • a suitable organic solvent e.g. an ether such as dioxane, a chlorinated hydrocarbon such as 1, 1,2,2-tetrachloroethane, 1-chloronaphthalene or 1,2-dichlorobenzene
  • a pressure-resistant stirred vessel with gas inlet and outlet lines is suitable as the reaction vessel, for example.
  • the released hydrogen chloride is preferably removed in a gentle stream of nitrogen.
  • the polyester obtained is dried at elevated temperature, for example at about 120 ° C. in vacuo.
  • the polyester is optionally subjected to a cleaning step by redissolving in one of the abovementioned solvents and precipitating in methanol.
  • the organic phase is separated off and the polyester is obtained therefrom in a conventional manner, e.g. by taking up in methanol and filtering off.
  • the reaction mixture is diluted if necessary, e.g. with methanol and the polymer is filtered off.
  • the bissilylated diols are dissolved with the dichlorides of the dicarboxylic acids in the presence of a catalytic amount of a quaternary ammonium salt such as, for example, triethylbenzylammonium chloride in bulk or with one of the abovementioned solvents in a suitable reaction vessel described above. is heating.
  • a quaternary ammonium salt such as, for example, triethylbenzylammonium chloride in bulk or with one of the abovementioned solvents in a suitable reaction vessel described above. is heating.
  • the polyester obtained is worked up as described above.
  • the free dicarboxylic acids with the acetylated diols in the presence of catalytic amounts of an alkali or alkaline earth metal oxide (for example MgO) or in the presence of zinc, tin, zirconium-manganese and bismuth salts are used in a suitable manner as described above Reaction vessel converted into substance.
  • the polyester obtained is worked up as described above.
  • the reactants in the molar mass ratio A: B: C are from about 1 to 5: 1 to 5: 1 to 5, in particular about 1 : 2: 2 used.
  • the reaction is carried out in a suitable reaction vessel, preferably in the presence of catalytic amounts of an early transition metal alkylate, e.g. Titanium tetrabutylate.
  • the reaction vessel is purged with nitrogen several times to remove air.
  • the acetic acid released during the reaction is preferably removed in a gentle stream of nitrogen.
  • the reaction is preferably continued in vacuo.
  • the polyester obtained is worked up as described above.
  • polyesters are in particular polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT) and polyethylene naphthalate (PEN).
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • the “HCl process”, the “silyl process” and the transesterification are particularly preferred.
  • polyesters according to the invention contain statistically distributed units.
  • the polymers according to the invention are particularly suitable as surface coating materials, as optical components and as chiral nematic colorants. They can be used as a color-imparting lacquer system for coating surfaces (eg as automotive lacquer or effect foils) or for the production of color pigments.
  • the color-giving structure of the polymer can be achieved by rapidly cooling the chiral nematic phase be fixed.
  • the polymers according to the invention advantageously have high glass transition temperatures (determined by means of DSC) of approximately 80 to 300 ° C., in particular approximately 100 to 220 ° C. At temperatures below the respective glass temperature, the coloring structure of the polymer is permanently preserved without additional crosslinking.
  • Color pigments can be produced, for example, by detaching the oriented polymer film from the coated surface and grinding it into platelet-shaped pigments. In contrast to the processes described in DE-A 42 40 743, crosslinking of the polymer is not necessary.
  • the polymer can be used as a coating system as a powder coating, in the melt or in solution (for example in N-methylpyrrolidone or dimethylformamide). In the simplest case, the system is oriented by tempering the coated surface and can be improved if necessary by the action of mechanical, electrical or magnetic forces.
  • the polymers according to the invention can be mixed with additional components to adjust the viscosity and the leveling behavior.
  • polymer binders and / or monomeric compounds which can be converted into a polymeric binder by polymerization, are particularly suitable for paint-like coatings.
  • agents are z. B. in organic solvents soluble polyesters, cellulose esters, polyurethanes, silicones, polyether- or polyester-modified silicones. Cellulose esters such as cellulose acetobutyrate are particularly preferably used.
  • z. B derivatives of 2,4-dihydroxybenzophenone, derivatives of 2-cyan-3,3-diphenylacrylate, derivatives of 2,2 ', 4,4' -tetrahydroxybenzophenone, derivatives of orthohydroxyphenyl-benzotriazole, salicylic acid esters, orthohydroxyphenyl-S-triazines or sterically hindered amines. These substances can be used alone or preferably in the form of mixtures.
  • Pigments, dyes and fillers can also be added to the coating systems according to the invention.
  • Inorganic pigments include iron oxides, titanium dioxide and the various types of carbon black.
  • Organic pigments are, for example, those from the class of the monoazo pigments (for example products which are derived from acetoacetic acid derivatives or from ⁇ -naphthol derivatives), monoazo dyes and their metal salts, such as ⁇ -oxynaphthoic acid dyes, disazo pigments, condensed disazo pigments, and disazo pigments, and Derivatives of naphthalene or perylene tetracarboxylic acid, anthraquinone pigments, thioindigo derivatives, azomethine derivatives, quinacridones, dioxazines, pyrazoloquinazolones, phthalocyanine pigments or basic dyes such as triarylmethane dyes and their salts.
  • monoazo pigments for example products which are derived from acetoacetic acid derivatives or from ⁇ -naphthol derivative
  • Effect pigments such as aluminum particles, mica or coated mica, micas or the commercially available platelet-shaped effect pigments with different chemical structures can be considered as further pigments.
  • fillers such. B. rutile, anatase, chalk, talc and barium sulfate.
  • Suitable as additional dyes are all which dissolve in the coating composition at least in a concentration of 0.1 mol%.
  • Dichroic dyes are particularly suitable.
  • the proportion of pigments, dyes or fillers is generally up to 40% by weight, preferably 0 to 10% by weight, based on the mass of the polymers according to the invention.
  • the surface coating can also be carried out by means of a printing process.
  • All common printing processes e.g. high, low, flexo, offset, screen printing
  • All common printing processes e.g. high, low, flexo, offset, screen printing
  • the molar ratio v / w / x / z is 19/1/2/18 (la).
  • five other polyesters with the molar ratio v / w / x / z 19/1/4/16 (lb), 19/1/6/14 (lc), 19/1/8/12 (ld), 18/2/6/14 (le) and 18/2/8/12 (lf) manufactured.
  • the yield was 97% for the polyester ld and 98% for the polyesters la, lb, lc, le and lf.
  • polyesters were prepared analogously to Example 1. Instead of tert-butyl hydroquinone, phenyl hydroquinone was used. There were three polyesters of Formula 2
  • polyester of formula 3 was alternatively produced using the "silyl process”.
  • the dichloride of compound I (2 mmol) and the dichloride of N- (4 '-carboxyphenyl) trimellitic acid imide ( 18 mmol) and triethylbenzylammonium chloride (10 mg) were placed in a cylindrical glass reactor with a mechanical stirrer and gas inlet and outlet.
  • the reaction vessel was placed in a metal bath preheated to 150 ° C.
  • the temperature was raised to 260 ° C and maintained for 3 hours.
  • a vacuum was applied for 15 minutes.
  • the polyester obtained was worked up as described above.
  • the yield for this polymer (3fs) was 99%.
  • Polymers 3a, 3b, 3d and 3e were also produced alternatively using the "silyl process".
  • the corresponding process products are referred to as 3as, 3bs, 3ds and 3es.
  • the yields were 99% for the polyesters 3as, 3bs and 3ds and 97% for 3es.
  • N- (4-carboxyphenyl) trimellitic acid imide dichloride 5 mmol
  • tert-butylhydroquinone 4.5 mmol
  • hexanediol 0.25 mmol
  • isosorbide 0.25 mmol

Abstract

The invention relates to liquid crystal chirally nematic polyesters with flexible chains, comprising isosorbide, isomannide, and/or isoidide units. The polyesters are not crystalline and form stable Grandjean textures which freeze on cooling below glass transition temperature. They are thus particularly suitable for use as surface coating materials

Description

Chiral nematische PolyesterChiral nematic polyester
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft flüssigkristalline chiral nematische Polyester.The invention relates to liquid-crystalline chiral nematic polyesters.
Beim Erwärmen formanisotroper Stoffe können flüssigkristalline Phasen, sogenannte Mesophasen, auftreten. Die einzelnen Phasen unterscheiden sich durch die räumliche Anordnung der Molekülschwerpunkte einerseits sowie durch die Molekülanordnung hinsichtlich der Längsachsen andererseits (G. . Gray, P. A. Winsor, Liquid Crystals and Plastic Crystals, Ellis Horwood Limited, Chichester 1974). Die nematisch flüssigkristalline Phase zeichnet sich durch Parallelorientierung der Molekül-Längsachsen aus (eindimensionaler Ordnungszustand) . Unter der Voraussetzung, daß die die nematische Phase aufbauenden Moleküle chiral sind, entsteht eine sogenannte chiral nematische (cholesterische) Phase, bei der die Längsachsen der Moleküle eine zu ihr senkrechte, helixartige Überstruktur ausbilden (H. Baessler, Festkörperprobleme XI, 1971). Der chirale Molekülteil kann sowohl im flüssigkristallinen Molekül selbst vorhanden sein als auch als Dotierstoff zur nematischen Phase gegeben werden, wobei die chiral nematische Phase induziert wird. Dieses Phänomen wurde zuerst an Choleste- rolderivaten untersucht ( z.B. H. Baessler, M. M. Labes, J. Chem. Phys . 52 , 631 (1970).When heating anisotropic substances, liquid-crystalline phases, so-called mesophases, can occur. The individual phases differ in the spatial arrangement of the molecular centers on the one hand and in the molecular arrangement with respect to the longitudinal axes on the other (G. Gray, P A. Winsor, Liquid Crystals and Plastic Crystals, Ellis Horwood Limited, Chichester 1974). The nematic liquid-crystalline phase is characterized by the parallel orientation of the longitudinal axes of the molecules (one-dimensional order). Provided that the molecules that make up the nematic phase are chiral, a so-called chiral nematic (cholesteric) phase is formed in which the longitudinal axes of the molecules form a helical superstructure that is perpendicular to it (H. Baessler, Solid State Problems XI, 1971). The chiral part of the molecule can either be present in the liquid-crystalline molecule itself or be added to the nematic phase as a dopant, the chiral nematic phase being induced. This phenomenon was first investigated on cholesterol derivatives (e.g. H. Baessler, M. M. Labes, J. Chem. Phys. 52, 631 (1970).
Die chiral nematische Phase hat besondere optische Eigenschaften: eine hohe optische Rotation sowie einen ausgeprägten Zirkular- dichroismus, der durch Selektivreflektion von zirkulär polarisierten Licht innerhalb der chiral nematischen Schicht entsteht. Entspricht die Ganghöhe der helixartigen Überstruktur der Wellenlänge des sichtbaren Lichtes, kommt es zur Ausbildung einer soge- nannten Grandjean-Textur . Die je nach Blickwinkel unterschiedlich erscheinenden Farben sind abhängig von der Ganghöhe der helixartigen Überstruktur, die ihrerseits vom Verdrillungsveπnögen der chiralen Komponente abhängt. Dabei kann insbesondere durch Änderung der Konzentration eines chiralen Dotierstoffs die Gang- höhe und damit der Wellenlängenbereich des selektiv reflektierten Lichts einer chiral nematischen Schicht variiert werden. Solche chiral nematischen Systeme bieten für eine praktische Anwendung interessante Möglichkeiten. So kann durch Einbau chiraler Molekülteile in mesogene Acrylsäureester und Orientierung in der chiral nematischen Phase, z.B. nach der Photovernetzung, ein stabiles, farbiges Netzwerk hergestellt werden, dessen Konzentration an chiraler Komponente dann aber nicht mehr geändert werden kann (G. Galli, M. Laus, A. Angelon, Makromol . Chemie 187 , 2289 (1986)). Durch Zumischen von nichtvernetzbaren chiralen Verbindungen zu nematischen Acrylsäureestern kann durch Photovernetzung ein farbiges Polymer hergestellt werden, welches noch hohe An- teile löslicher Komponenten enthält (I. Heyndricks, D. J. Broer, Mol . Cryst . Liq. Cryst . 203 , 113 (1991)). Weiterhin kann durch statistische Hydrosilylierung von Gemischen aus Cholesterolderi- vaten und acrylathaltigen Mesogenen mit definierten cyclischen Siloxanen und anschließender Photopolymerisation ein chiral nema- tisches Netzwerk gewonnen werden, bei dem die chirale Komponente einen Anteil von bis zu 50% an dem eingesetzten Material haben kann; diese Polymerisate enthalten jedoch noch deutliche Mengen löslicher Anteile (F. H. Kreuzer, R. Mauerer, Ch. Müller-Rees, J. Stohrer, Vortrag Nr. 7, 22. Arbeitstagung Flüssigkristalle, Frei- bürg, 1993) .The chiral nematic phase has special optical properties: high optical rotation and a pronounced circular dichroism, which is created by selective reflection of circularly polarized light within the chiral nematic layer. If the pitch corresponds to the helical superstructure of the wavelength of visible light, a so-called grandjean texture is formed. The colors, which appear different depending on the viewing angle, depend on the pitch of the helical superstructure, which in turn depends on the twisting relationship of the chiral component. In particular, the pitch and thus the wavelength range of the selectively reflected light of a chiral nematic layer can be varied by changing the concentration of a chiral dopant. Such chiral nematic systems offer interesting possibilities for practical use. By incorporating chiral parts of the molecule into mesogenic acrylic acid esters and orientation in the chiral nematic phase, for example after photocrosslinking, a stable, colored network can be produced, but the concentration of the chiral component can then no longer be changed (G. Galli, M. Laus, A. Angelon, Makromol. Chemie 187, 2289 (1986)). By adding non-crosslinkable chiral compounds to nematic acrylic acid esters, a colored polymer can be produced by photocrosslinking which still contains high proportions of soluble components (I. Heyndricks, DJ Broer, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 203, 113 (1991)) . Furthermore, by statistical hydrosilylation of mixtures of cholesterol derivatives and acrylate-containing mesogens with defined cyclic siloxanes and subsequent photopolymerization, a chiral nematic network can be obtained in which the chiral component can have a share of up to 50% in the material used; however, these polymers still contain significant amounts of soluble fractions (Kreuzer University of Applied Sciences, R. Mauerer, Ch. Müller-Rees, J. Stohrer, Lecture No. 7, 22nd Working Conference on Liquid Crystals, Freeburg, 1993).
In der DE-A-35 35 547 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem eine Mischung cholesterolhaltiger Monoacrylate über eine Photovernetzung zu chiral nematischen Schichten verarbeitet werden kann. Allerdings beträgt der Gesamtanteil der chiralen Komponente in der Mischung ca. 94 %. Als reines Seitenkettenpolymer ist ein solches Material zwar mechanisch nicht sehr stabil, eine Erhöhung der Stabilität kann aber durch hochvernetzende Verdünnungsmittel erreicht werden.DE-A-35 35 547 describes a process in which a mixture of cholesterol-containing monoacrylates can be processed to chiral nematic layers by means of photocrosslinking. However, the total proportion of the chiral component in the mixture is approximately 94%. As a pure side chain polymer, such a material is not mechanically very stable, but an increase in stability can be achieved by highly crosslinking diluents.
Auch zahlreiche chiral nematische Polyester, in denen die mesogenen Strukturen in die Hauptkette eingebaut sind, sind bekannt, z.B. aus S. Vilasagar, A. Blumstein, Mol . Cryst . Liq. Cryst . (1980), 56 (8), 263-9; A. Blumstein, S. Vilasagar, S. Ponratha , S. B. Clough, R.B. Blumstein, G. Maret, J. Polym. Sei . , Polym. Phys . Ed. (1982), 20 (5), 877-92; E. Chiellini, G. Galli, C. Ma- langa, N. Spassky, Polym . Bull . (1983), 9 (6-7), 336-43); H. J. Park, J. I. Jin, R. W. Leng, Polymer (1985), 26 (9), 1301-6; J. I. Jin, E. J. Choi, K. Y. Lee, Polym. J. (1986), 18 (1), 99.101; J. I. Jin, S. C. Lee, S. D. Chi, J. H. Chang; Pollimo (1986), 10 (4), 382-8; J. I. Jin, E. J. Choi, B. W. Jo, Pollijno (1986), 10 (6), 635-40; J. M. G. Cowie, H. H. Wu, Makromol . Chem. (1988), 189 (7), 1511-16; V. V. Zuev, I. G. Denisov, S. S. Skorokhodov, Vyso/cojτ.o2. Soedin . , Ser. A (1989, 31 (5), 1056-61; A. S. Ange- loni, D. Caretti, C. Carlini, E. Chiellini, G. Galli, A. Altomare, R. Solaro, M. Laus, Liq. Cryst . (1986), 4 (5), 513-27; K. Fujishiro, R. W. Lenz, Macromolecules (1992), 25 (1), 88-95; K. Fujishiro, R. W. Lenz, Macromolecules (1992), 25 (1), 81-7; V. V. Zuev, I. G. Denisov, S. S. Skorokhodov, Vysokomol . Soedin . , Ser. B (1992), 34 (3), 47-54); V. V. Zuev, I. G. Denisov, S. S. Skorokhodov Vysoko ol . Soedin . , Ser. B (1989), 31 (2), 130-2.Numerous chiral nematic polyesters in which the mesogenic structures are built into the main chain are also known, for example from S. Vilasagar, A. Blumstein, Mol. Cryst. Liq. Cryst. (1980), 56 (8), 263-9; A. Blumstein, S. Vilasagar, S. Ponratha, SB Clough, RB Blumstein, G. Maret, J. Polym. Be . , Polym. Phys. Ed. (1982), 20 (5), 877-92; E. Chiellini, G. Galli, C. Manganga, N. Spassky, Polym. Bull (1983), 9 (6-7), 336-43); HJ Park, JI Jin, RW Leng, Polymer (1985), 26 (9), 1301-6; JI Jin, EJ Choi, KY Lee, Polym. J. (1986), 18 (1), 99.101; JI Jin, SC Lee, SD Chi, JH Chang; Pollimo (1986), 10 (4), 382-8; JI Jin, EJ Choi, BW Jo, Pollijno (1986), 10 (6), 635-40; JMG Cowie, HH Wu, Makromol. Chem. (1988), 189 (7), 1511-16; VV Zuev, IG Denisov, SS Skorokhodov, Vyso / cojτ.o2. Soedin. , Ser. A (1989, 31 (5), 1056-61; AS Angeloni, D. Caretti, C. Carlini, E. Chiellini, G. Galli, A. Altomare, R. Solaro, M. Laus, Liq. Cryst. (1986), 4 (5), 513-27; K. Fujishiro, RW Lenz, Macromolecules (1992), 25 (1), 88-95; K. Fujishiro, RW Lenz, Macromolecules (1992), 25 (1) , 81-7; VV Zuev, IG Denisov, SS Skorokhodov, Vysokomol. Soedin., Ser. B (1992), 34 (3), 47-54); VV Zuev, IG Denisov, SS Skorokhodov Vysoko ol. Soedin. , Ser. B (1989), 31 (2), 130-2.
Diese Polyester zeigen in der Regel schmale Existenzbereiche der chiral nematischen Phase und enthalten überwiegend offenkettige chirale Komponenten, die eine geringe Verdrillungsfähigkeit besitzen, so daß relativ große Anteile dieser Komponenten notwendig sind, um einen Farbeindruck zu erreichen. Dadurch ist die Auswahl der restlichen Polyesterbestandteile z.B. hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften eingeschränkt.These polyesters generally show narrow areas of existence of the chiral nematic phase and contain predominantly open-chain chiral components which have a low twistability, so that relatively large proportions of these components are necessary in order to achieve a color impression. This makes the selection of the remaining polyester components e.g. limited in their mechanical properties.
Die DE-A-19504913.6 beschreibt chiral nematische Polyester mit stark verdrillend wirkenden chiralen Diolkomponenten, insbesondere Dianhydrozuckern, und breiten flüssigkristallinen Phasen- bereichen.DE-A-19504913.6 describes chiral nematic polyesters with chiral diol components with a strong twisting action, in particular dianhydro sugars, and broad liquid-crystalline phase regions.
Die EP-A-682 092 beschreibt Lacke auf der Basis chiral nemati- scher Polymere. Als Beispiele werden Polyester, die durch Poly- kondensation von Dicarbonsäuren und Diolen hergestellt wurden, genannt.EP-A-682 092 describes paints based on chiral nematic polymers. Examples which are mentioned are polyesters which have been prepared by polycondensation of dicarboxylic acids and diols.
Die DE-A-19631658 beschreibt chiral nematische Polycarbonate, die durch verschiedene Arten der Polykondensation von Diolen mit Phosgen oder Diphosgen hergestellt wurden.DE-A-19631658 describes chiral nematic polycarbonates which have been prepared by various types of polycondensation of diols with phosgene or diphosgene.
Aus der DE-A-44 41 651 ist ein Verfahren zur oberflächlichen Beschichtung von Substraten mit einem Beschichtungsmittel, das mindestens eine polymerisierbare niedermolekulare flüssigkristalline Verbindung enthält, bekannt. Außerdem wird die Verwendung von insbesondere fotochemisch polymerisierbaren, niedermolekularen flüssigkristallinen Verbindungen (Oligoestern) in Druckfarben, Tinten und Lacksystemen beschrieben.DE-A-44 41 651 discloses a method for the surface coating of substrates with a coating agent which contains at least one polymerizable low molecular weight liquid-crystalline compound. The use of, in particular, photochemically polymerizable, low molecular weight liquid-crystalline compounds (oligoesters) in printing inks, inks and coating systems is also described.
Die WO-A-96 02 597 beschreibt ebenfalls ein Verfahren zur Be- Schichtung oder zum Bedrucken von Substanzen mit einem Beschich- tungs- bzw. Bedruckungsmittel, das ein chirales oder achirales flüssigkristallines Monomeres und eine nichtflüssigkristalline chirale Verbindung enthält. Die flüssigkristallinen Monomeren sind vorzugsweise fotochemisch polymerisierbare Bisacrylate.WO-A-96 02 597 also describes a process for coating or printing substances with a coating or printing agent which contains a chiral or achiral liquid-crystalline monomer and a non-liquid-crystalline chiral compound. The liquid-crystalline monomers are preferably photochemically polymerizable bisacrylates.
Die WO-A-95 29 962 beschreibt wässrige Überzugsmittel zur Herstellung von Überzügen, deren Farbeindruck vom Betrachtungswinkel abhängig ist und die plättchenförmige Pigmente aus orientierten, dreidimensional vernetzten Substanzen flüssigkristalliner Struk- tur mit chiraler Phase enthalten. Als besonders bevorzugte Sub- stanzen werden dreidimensional vernetzbare Polyorganosiloxane beschrieben.WO-A-95 29 962 describes aqueous coating compositions for the production of coatings whose color impression depends on the viewing angle and which contain platelet-shaped pigments from oriented, three-dimensionally crosslinked substances of liquid-crystalline structure with a chiral phase. As a particularly preferred sub- Three-dimensionally crosslinkable polyorganosiloxanes are described.
Aus der WO-A-95 29 961 sind Überzugsmittel mit vom Betrachtungs- winkel abhängigem Farbeindruck und deren Einsatz in Basislacken für Mehrschichtlackierungen bekannt. Die Mittel enthalten plätt- chenförmige Pigmente mit vom Betrachtungswinkel abhängiger Farbigkeit, die aus orientierten, dreidimensional vernetzten Substanzen flüssigkristalliner Struktur mit chiraler Phase bestehen. Als bevorzugte Substanzen werden dreidimensional vernetzbare Polyorganosiloxane beschrieben.WO-A-95 29 961 discloses coating compositions with a color impression depending on the viewing angle and their use in basecoats for multi-layer coatings. The compositions contain platelet-shaped pigments with a color that is dependent on the viewing angle and consist of oriented, three-dimensionally crosslinked substances of liquid-crystalline structure with a chiral phase. Three-dimensionally crosslinkable polyorganosiloxanes are described as preferred substances.
Die DE-A-44 18 076 beschreibt einen Effektlack bzw. eine Effekt- lackierung unter Verwendung von flüssigkristallinen Interferenz- pigmenten. Die Interferenzpigmente bestehen aus veresterten Cel- luloseethern, insbesondere aus acylierter Hydroxypropylcellulose.DE-A-44 18 076 describes an effect varnish or an effect varnish using liquid-crystalline interference pigments. The interference pigments consist of esterified cellulose ethers, in particular of acylated hydroxypropyl cellulose.
Aus der EP-A-724 005 ist ein Pigment mit vom Betrachtungswinkel abhängiger Farbigkeit, dessen Herstellung sowie Verwendung in ei- nem Lack bekannt. Das Pigment wird durch dreidτlmensionales Vernetzen von orientierten Substanzen flüssigkristalliner Struktur mit chiraler Phase erhalten. Bevorzugte Substanzen sind dreidimensional vernetzbare Polyorganosiloxane. Um das Pigment gegenüber erhöhten Temperaturen farbhal ig zu machen, wird vorgeschla- gen, das Vernetzen in Gegenwart von zumindest einer weiteren, farbneutralen Verbindung durchzuführen, die zumindest zwei vernetzbare Doppelbindungen enthält. Als bevorzugte farbneutrale Verbindungen werden Acrylate, Polyurethane, Epoxide, Siloxane, Polyester und Alkydharze genannt.EP-A-724 005 discloses a pigment with a color that is dependent on the viewing angle, its production and use in a lacquer. The pigment is obtained by three-dimensional crosslinking of oriented substances of liquid-crystalline structure with a chiral phase. Preferred substances are three-dimensionally crosslinkable polyorganosiloxanes. In order to make the pigment colourfast compared to elevated temperatures, it is proposed to carry out the crosslinking in the presence of at least one further, color-neutral compound which contains at least two crosslinkable double bonds. Acrylates, polyurethanes, epoxies, siloxanes, polyesters and alkyd resins are mentioned as preferred color-neutral compounds.
Die EP-A-0686 674 und die ihr zugrundeliegende Prioritätsanmeldung DE-A-44 16 191 beschreiben Interferenzpigmente aus in chole- sterischer Anordnung fixierten Molekülen sowie deren Verwendung. Die beschriebenen Pigmente weisen eine plättchenförmige Struktur und eine Dicke von 1 um bis 20 μm auf. Sie enthalten orientierte vernetzte Substanzen flüssigkristalliner Struktur mit einer chiralen Phase (vorzugsweise Polyorganosiloxane).EP-A-0686 674 and the priority application on which it is based DE-A-44 16 191 describe interference pigments from molecules fixed in a cholesteric arrangement and their use. The pigments described have a platelet-like structure and a thickness of 1 μm to 20 μm. They contain oriented cross-linked substances of liquid crystalline structure with a chiral phase (preferably polyorganosiloxanes).
Die EP-A-0601 483 und die ihr zugrundeliegende Prioritätsanmel- düng DE-A-42 40 743 beschreiben Pigmente mit vom Betrachtungswinkel abhängiger Farbigkeit, ihre Herstellung und Verwendung. Die beschriebenen Pigmente bestehen aus orientierten dreidimensional vernetzten Substanzen flüssigkristalliner Struktur mit chiraler Phase (vorzugsweise Polyorganosiloxane) sowie gegebenenfalls wei- teren Farbstoffen und Pigmenten. Die gegebenenfalls vorhandenen weiteren Farbstoffe und Pigmente dienen hierbei nicht als Träger für die orientierten dreidimensional vernetzten flüssigkristallinen Substanzen mit chiraler Phase.EP-A-0601 483 and the priority application on which it is based DE-A-42 40 743 describe pigments with a color that is dependent on the viewing angle, their production and use. The pigments described consist of oriented three-dimensionally crosslinked substances of liquid-crystalline structure with a chiral phase (preferably polyorganosiloxanes) and, if appropriate, further dyes and pigments. Any other dyes and pigments present do not serve as carriers for the oriented three-dimensionally cross-linked liquid-crystalline substances with a chiral phase.
Eines der Hauptprobleme bei der Bereitstellung chiral nematischer Polyester ist die Fixierung der Grandjean-Textur. Verschiedene Methoden zur Fixierung von Grandjean-Texturen durch Vernetzung über σ-Bindungen sind kürzlich publiziert worden (H.R. Kricheldorf, N. Probst, M. Gurau, M. Berghahn, Macromolecules 28, 6565 (1995) J. Stumpe, A. Ziegler, M. Berghahn, H.R. Kricheldorf; Ma- cromolecules (1995) 28, 5306; H.R. Kricheldorf, N. Probst; High Perform. Polym. (1995) 7, 471-480). Diese Methoden umfassen die Photovernetzung von UV-sensitiven chiral nematischen Polymeren. Allen Vernetzungsarten sind jedoch zwei Nachteile gemeinsam. Erstens verändert der Vernetzungsprozeß die chemische Struktur der Polymere und dadurch auch häufig die supermolekulare Ordnung, die die Ausbildung der Grandjean-Textur bedingt. Zweitens müssen die zu vernetzenden Polymere einem zusätzlichen, technologisch aufwendigen Härtungsschritt unterzogen werden.One of the main problems in providing chiral nematic polyester is fixing the Grandjean texture. Various methods for fixing Grandjean textures by crosslinking via σ bonds have recently been published (HR Kricheldorf, N. Probst, M. Gurau, M. Berghahn, Macromolecules 28, 6565 (1995) J. Stumpe, A. Ziegler, M Berghahn, HR Kricheldorf; Macromolecules (1995) 28, 5306; HR Kricheldorf, N. Probst; High Perform. Polym. (1995) 7, 471-480). These methods include the photocrosslinking of UV-sensitive chiral nematic polymers. However, all types of networking have two disadvantages in common. First, the crosslinking process changes the chemical structure of the polymers and, as a result, often changes the supermolecular order that causes the formation of the Grandjean texture. Secondly, the polymers to be crosslinked have to undergo an additional, technologically complex curing step.
Ein weiteres Problem bei der Bereitstellung chiral nematischer Polyester ist die Tatsache, daß die meisten flüssigkristallinen Polymere, die in der Literatur beschrieben werden und alle kommerziell erhältlichen flüssigkristallinen Polymere semikristalline Materialien sind. Semikristalline Materialien sind für viele Anwendungsbereiche jedoch ungeeignet, weil die Lichtstreuung der Kristallite die Helligkeit und Brillanz der Farben stark reduziert.Another problem with the provision of chiral nematic polyesters is the fact that most of the liquid crystalline polymers described in the literature and all commercially available liquid crystalline polymers are semi-crystalline materials. However, semi-crystalline materials are unsuitable for many areas of application because the light scattering from the crystallites greatly reduces the brightness and brilliance of the colors.
Aus H.R. Kricheldorf, N. Probst; Makromol. Rapid. Commun. (1995) 16, 231 und N.Probst, H.R. Kricheldorf; High Perform. Polym.From H.R. Kricheldorf, N. Probst; Macromol. Rapid. Commun. (1995) 16, 231 and N. Probst, H.R. Kricheldorf; High perform. Polym.
(1995) 7, 461 sind chiral nematische Copoly(ester-imide) mit geringer Kristallisationsneigung (< 20%) bekannt, die jedoch instabile Grandjean-Texturen meist erst oberhalb von 300 °C ausbilden. Diese Polymere enthalten Isosorbid bzw. Isomannid als chirale Diolkomponente.(1995) 7, 461 chiral nematic copoly (ester imides) with a low tendency to crystallize (<20%) are known, but they usually only develop unstable Grandjean textures above 300 ° C. These polymers contain isosorbide or isomannide as the chiral diol component.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß Polyester, die Isosorbid, Isomannid oder Isoidideinheiten sowie die Polyesterkette flexibilisierende Alkylengruppen enthaltende Diol- oder Dicarbon- säureeinheiten umfassen, stabile Grandjean-Texturen ausbilden, ohne dabei eine höhere Kristallisationsneigung zu entwickeln. Sie lassen sich ohne die oben beschriebenen Nachteile ohne Vernetzung fixieren und einfach und kostengünstig herstellen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher chiral nematische Polyester mit flexiblen Ketten, die Isosorbid-, Isomannid- und/oder Isoidideinheiten, vorzugsweise Isosorbideinheiten, umfassen und zur Flexibilisierung der Ketten mindestens eine Ein- 5 heit enthalten, die ausgewählt ist unter (und abgeleitet von)Surprisingly, it has now been found that polyesters which comprise diol or dicarboxylic acid units which contain flexibilizing alkylene groups and which comprise isosorbide, isomannide or isoidide units and the polyester chain form stable Grandjean textures without developing a higher tendency to crystallize. They can be fixed without networking without the disadvantages described above and can be produced simply and inexpensively. The present invention therefore relates to chiral nematic polyesters with flexible chains which comprise isosorbide, isomannide and / or isoidide units, preferably isosorbide units, and which contain at least one unit which is selected from (and derived from) to make the chains more flexible.
(a) aliphatischen Dicarbonsäuren,(a) aliphatic dicarboxylic acids,
(b) aromatischen Dicarbonsäuren mit flexiblem Spacer,(b) aromatic dicarboxylic acids with a flexible spacer,
(c) α,ω-Alkandiolen,(c) α, ω-alkanediols,
(d) Diphenolen mit flexiblem Spacer und 0 (e) Kondensationsprodukten aus einem Polyalkylenterephthalat oder Polyalkylennaphthalat mit einem acylierten Diphenol und einem acylierten Isosorbid.(d) Diphenols with a flexible spacer and 0 (e) condensation products of a polyalkylene terephthalate or polyalkylene naphthalate with an acylated diphenol and an acylated isosorbide.
Die erfindungsgemäßen Polyester sind nicht kristallin und bilden 5 stabile Grandjean-Texturen aus, die sich beim Abkühlen unter die Glasübergangstemperatur einfrieren lassen. Die Glasübergangstemperaturen der Polyester wiederum liegen trotz der Flexibilisierung oberhalb von 80 °C, vorzugsweise oberhalb von 90 °C, insbesondere oberhalb von 100 °C. 0The polyesters according to the invention are not crystalline and form 5 stable Grand Jeans textures which can be frozen when they cool below the glass transition temperature. Despite the flexibility, the glass transition temperatures of the polyesters are above 80 ° C., preferably above 90 ° C., in particular above 100 ° C. 0
Die erfindungsgemäßen Polyester sind vorzugsweise aus Dicarbonsäuren und Diolen aufgebaut.The polyesters according to the invention are preferably composed of dicarboxylic acids and diols.
Die erfindungsgemäßen Polyester enthalten als Einheiten (a) vor- 25 zugsweise solche der FormelThe polyesters according to the invention preferably contain, as units (a), those of the formula
—OC—(CH2)n—CO— .—OC— (CH 2 ) n —CO—.
wobei n für eine Zahl im Bereich von 3 bis 15, insbesondere 4 bis 30 12 steht und besonders bevorzugt Adipinsäure;where n is a number in the range from 3 to 15, in particular 4 to 30 12 and particularly preferably adipic acid;
als Einheiten (b) vorzugsweise solche der Formelas units (b) preferably those of the formula
wobei in which
A für (CH2)n, 0(CH2)nO oder (CH2)o-0-(CH2)p steht, n für eine Zahl im Bereich von 3 bis 15, insbesondere 4 bis 12, 40 besonders bevorzugt 4 bis 10 steht und o und p unabhängig voneinander für eine Zahl im Bereich von 1 bis 7 stehen;A represents (CH 2 ) n , 0 (CH 2 ) n O or (CH 2 ) o -0- (CH 2 ) p , n is particularly preferably a number in the range from 3 to 15, in particular 4 to 12, 40 Is 4 to 10 and o and p are independently a number in the range of 1 to 7;
als Einheiten (c) vorzugsweise solche der Formel 45 0 (CH2)n 0 Oder 0 (CH2 CH2 0)m wobei n für eine Zahl im Bereich von 3 bis 15, insbesondere 4 bis 12, besonders bevorzugt 4 bis 10 steht und m für eine Zahl im Bereich von 1 bis 10 steht; undas units (c) preferably those of the formula 45 0 (CH 2 ) n 0 or 0 (CH 2 CH 2 0) m where n is a number in the range from 3 to 15, in particular 4 to 12, particularly preferably 4 to 10 and m is a number in the range from 1 to 10; and
als Einheiten (d) vorzugsweise solche der Formelas units (d) preferably those of the formula
wobeiin which
A für (CH2)n, 0(CH2)n0 oder (CH2)o-0-(CH2)p steht, n für eine Zahl im Bereich von 3 bis 15, insbesondere 4 bis 12, besonders bevorzugt 4 bis 10 steht und o und p unabhängig voneinander für eine Zahl im Bereich von 1 bis 7 stehen.A is (CH 2 ) n , 0 (CH 2 ) n 0 or (CH 2 ) o -0- (CH 2 ) p , n is a number in the range from 3 to 15, in particular 4 to 12, particularly preferably 4 to 10 and o and p independently represent a number in the range from 1 to 7.
Die erfindungsgemäßen Polyester enthalten außerdem als nicht flexible Säurekomponente vorzugsweise Dicarbonsäureeinheiten der FormelThe polyesters according to the invention also preferably contain dicarboxylic acid units of the formula as the non-flexible acid component
und als nicht flexible Alkoholkomponente Dioleinheiten der Formel and as a non-flexible alcohol component diol units of the formula
wobei in den obigen Formelnbeing in the formulas above
L für Alkyl, Alkoxy, Halogen, COOR, OCOR, CONHR oder NHCOR steht, X für S, 0, N, CH2 oder eine Einfachbindung steht,L represents alkyl, alkoxy, halogen, COOR, OCOR, CONHR or NHCOR, X represents S, 0, N, CH 2 or a single bond,
eine Einfachbindung,a single bond,
CH H H V- , CH2CH2— / H - , — Y H \— , _χ-yoV—CH HH V-, C H 2 CH 2 - / H -, - YH \ -, _χ-yoV—
oder I Q T (~Z T bedeutet undor IQT ( ~ ZT means and
wobeiin which
R1 Wasserstoff, Halogen, Alkyl oder Phenyl bedeutet und R Alkyl oder Wasserstoff bedeutet,R 1 is hydrogen, halogen, alkyl or phenyl and R represents alkyl or hydrogen,
Gegebenenfalls enthalten die erfindungsgemäßen Polyester zusätzliche flexible Dioleinheiten der FormelThe polyesters according to the invention optionally contain additional flexible diol units of the formula
' vobei ' where
R1 Wasserstoff, Halogen, Alkyl oder Phenyl bedeutet, A (CH2)n, 0(CH2)n, S(CH2)n oder NR(CH2)n bedeutet und n eine Zahl von 1 bis 15 bedeutet.R 1 is hydrogen, halogen, alkyl or phenyl, A (CH 2 ) n , 0 (CH 2 ) n , S (CH 2 ) n or NR (CH 2 ) n and n is a number from 1 to 15.
Der Anteil an Isosorbid-, Isomannid- und/oder Isoidideinheiten der Formeln:The proportion of isosorbide, isomannide and / or isoidide units of the formulas:
( Isosorbid) , (isomannid) und (Isoidid)f (Isosorbide), (Isomannid) and (Isoidid) f
liegt bevorzugt im Bereich von etwa 1 bis 15 Mol-%, insbesondere etwa 2,5 bis 10 Mol-% des Gesamtgehaltes an Struktureinheiten und im Bereich von etwa 2 bis 30 Mol-%, insbesondere etwa 5 bis 20 Mol-% des Gehaltes an Dioleinheiten. Die erwähnten Einheiten zeichnen sich vorteilhafterweise durch ein sehr hohes Verdril- lungsvermögen sowie durch große chemische und thermische Stabili- tat aus.is preferably in the range from about 1 to 15 mol%, in particular about 2.5 to 10 mol%, of the total content of structural units and in the range from about 2 to 30 mol%, in particular about 5 to 20 mol%, of the content Diol units. The units mentioned are advantageously distinguished by a very high twisting capacity and by great chemical and thermal stability.
Der Anteil der die Polyesterkette flexibilisierenden Einheiten liegt vorzugsweise bei etwa 1 bis 50 Mol-%, insbesondere 5 bis 30 Mol-%, des Gesamtgehaltes an Struktureinheiten.The proportion of the units which make the polyester chain flexible is preferably about 1 to 50 mol%, in particular 5 to 30 mol%, of the total content of structural units.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Polyester kann durch verschiedene Arten der Polykondensation oder durch Umesterung von Polyestern mit einer Mischung aus Säurekomponente und acylierter Alkoholkomponente erfolgen. Übliche Polykondensationsarten sind beispielsweise das "HCl-Ver- fahren", das "Silyl-Verfahren" sowie das "Transesterifikations- verfahren". Diese Verfahren sind unter anderem aus H.R. Kricheldorf, N. Probst; Makromol. Rapid. Commun. (1995) 16, 231 und N.Probst, H.R. Kricheldorf; High Perform. Polym. (1995) 7, 461 bekannt.The polyesters according to the invention can be produced by various types of polycondensation or by transesterification of polyesters with a mixture of acid component and acylated alcohol component. Typical types of polycondensation are, for example, the “HCl process”, the “silyl process” and the “transesterification process”. These processes are from HR Kricheldorf, N. Probst, among others; Macromol. Rapid. Commun. (1995) 16, 231 and N. Probst, HR Kricheldorf; High perform. Polym. (1995) 7, 461.
Säurekomponente und Alkoholkomponente werden im molaren Verhältnis von ungefähr 1:1 eingesetzt.Acid component and alcohol component are used in a molar ratio of approximately 1: 1.
Die Reaktionszeit kann in einem weiten Bereich variieren. Im allgemeinen beträgt sie 1 bis 48 h, insbesondere 1 bis 24 h.The reaction time can vary within a wide range. In general, it is 1 to 48 hours, in particular 1 to 24 hours.
Die Reaktion wird bei erhöhter Temperatur durchgeführt, im allge- meinen im Bereich von 120 °C bis 300 °C, wobei die Temperatur in diesem Bereich auch stufenweise erhöht werden kann.The reaction is carried out at elevated temperature, generally in the range from 120 ° C. to 300 ° C., the temperature in this range also being able to be increased in stages.
Beim "HCl-Verfahren" werden die freien Diole mit den Dichloriden der Dicarbonsäuren in einem geeigneten organischen Lösungsmittel, z.B. einem Ether wie Dioxan, einem chlorierten Kohlenwasserstoff wie 1, 1,2,2-Tetrachlorethan, 1-Chlornaphthalin oder 1,2-Dichlor- benzol, in einem geeigneten Reaktionsgefäß gelöst. Als Reaktionsgefäß geeignet ist beispielsweise ein druckfester Rührbehälter mit Gas-Ein- und Auslaßleitungen.In the "HCl process" the free diols are mixed with the dichlorides of the dicarboxylic acids in a suitable organic solvent, e.g. an ether such as dioxane, a chlorinated hydrocarbon such as 1, 1,2,2-tetrachloroethane, 1-chloronaphthalene or 1,2-dichlorobenzene, dissolved in a suitable reaction vessel. A pressure-resistant stirred vessel with gas inlet and outlet lines is suitable as the reaction vessel, for example.
Vorzugsweise wird der freigesetzte Chlorwasserstoff im leichten Stickstoffström entfernt. Der gewonnene Polyester wird bei erhöhter Temperatur getrocknet, beispielsweise bei etwa 120 °C im Vakuum. Gegebenenfalls wird der Polyester einem Reinigungsschritt durch erneutes Lösen in einem der obengenannten Lösungsmittel und Ausfällen in Methanol unterzogen.The released hydrogen chloride is preferably removed in a gentle stream of nitrogen. The polyester obtained is dried at elevated temperature, for example at about 120 ° C. in vacuo. The polyester is optionally subjected to a cleaning step by redissolving in one of the abovementioned solvents and precipitating in methanol.
Wenn das Polymer in dem verwendeten Lösungsmittel löslich ist, wird die organische Phase abgetrennt und der Polyester daraus in üblicher Weise gewonnen, z.B. durch Aufnehmen in Methanol und Abfiltrieren. Fällt das Polymer hingegen aus dem Lösungsmittel aus oder kommt es zur Gelbildung, wird das Reaktionsgemisch gegebenenfalls verdünnt, z.B. mit Methanol und das Polymer wird abfiltriert.If the polymer is soluble in the solvent used, the organic phase is separated off and the polyester is obtained therefrom in a conventional manner, e.g. by taking up in methanol and filtering off. On the other hand, if the polymer precipitates out of the solvent or if gel formation occurs, the reaction mixture is diluted if necessary, e.g. with methanol and the polymer is filtered off.
Beim "Silyl-Verfahren" werden die bissilylierten Diole mit den Dichloriden der Dicarbonsäuren in Anwesenheit einer katalytischen Menge eines quartären Ammoniumsalzes wie z.B. Triethylbenzylammo- niumchlorid in Substanz oder mit einem der obengenannten Lösungs- mittel in einem oben beschriebenen geeigneten Reaktionsgefäß er- hitzt. Der erhaltene Polyester wird wie oben beschrieben aufgearbeitet.In the "silyl process", the bissilylated diols are dissolved with the dichlorides of the dicarboxylic acids in the presence of a catalytic amount of a quaternary ammonium salt such as, for example, triethylbenzylammonium chloride in bulk or with one of the abovementioned solvents in a suitable reaction vessel described above. is heating. The polyester obtained is worked up as described above.
Beim Transesterifikationsverfahren werden die freien Dicarbonsäu- ren mit den acetylierten Diolen in Gegenwart katalytischer Mengen eines Alkali- oder Erdalkalimetalloxids, (z.B. MgO) oder in Gegenwart von Zink-, Zinn-, Zirkonium- Mangan-, und Wismut-Salzen in einem oben beschriebenen geeigneten Reaktionsgefäß in Substanz umgesetzt. Der erhaltene Polyester wird wie oben beschrieben aufgearbeitet.In the transesterification process, the free dicarboxylic acids with the acetylated diols in the presence of catalytic amounts of an alkali or alkaline earth metal oxide (for example MgO) or in the presence of zinc, tin, zirconium-manganese and bismuth salts are used in a suitable manner as described above Reaction vessel converted into substance. The polyester obtained is worked up as described above.
Bei der U esterung eines Polyesters (A) mit freier Dicarbonsäure (B) und acetyliertem Diol (C) werden die Reaktanden im Molmassenverhältnis A:B:C von etwa 1 bis 5 : 1 bis 5 : 1 bis 5, insbeson- dere etwa 1:2:2 eingesetzt. Die Reaktion wird in einem geeigneten Reaktionsgefäß vorzugsweise in Gegenwart katalytischer Mengen eines frühen Übergangsmetallalkylats, z.B. Titantetrabutylat, durchgeführt. Vorzugsweise wird das Reaktionsgefäß mehrere Male mit Stickstoff durchspült, um Luft zu entfernen. Die während der Reaktion freiwerdende Essigsäure wird vorzugsweise im leichten Stickstoffström entfernt. Die Reaktion wird vorzugsweise im Vakuum fortgeführt.When a polyester (A) is esterified with free dicarboxylic acid (B) and acetylated diol (C), the reactants in the molar mass ratio A: B: C are from about 1 to 5: 1 to 5: 1 to 5, in particular about 1 : 2: 2 used. The reaction is carried out in a suitable reaction vessel, preferably in the presence of catalytic amounts of an early transition metal alkylate, e.g. Titanium tetrabutylate. Preferably, the reaction vessel is purged with nitrogen several times to remove air. The acetic acid released during the reaction is preferably removed in a gentle stream of nitrogen. The reaction is preferably continued in vacuo.
Der erhaltene Polyester wird wie oben beschrieben aufgearbeitet.The polyester obtained is worked up as described above.
Einsetzbare Polyester sind insbesondere Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT) und Polyethylennaphthalat (PEN) .Usable polyesters are in particular polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT) and polyethylene naphthalate (PEN).
Von dem genannten Herstellungsverfahren sind das "HCl-Verfahren", das "Silyl-Verfahren" und die Umesterung besonders bevorzugt.Of the production processes mentioned, the “HCl process”, the “silyl process” and the transesterification are particularly preferred.
Die erfindungsgemäßen Polyester weisen eine inhärente Viskosität ηinh v°n etwa 0,1 bis 3 dl/g, insbesondere etwa 0,1 bis 1,5 dl/g, gemessen bei 20 °C mit c = 2 g/1 in Dichlormethan/Trifluoressig- säure (Volumenverhältnis 4/1) auf.The polyesters according to the invention have an inherent viscosity ηi nh v ° n of approximately 0.1 to 3 dl / g, in particular approximately 0.1 to 1.5 dl / g, measured at 20 ° C. with c = 2 g / 1 in dichloromethane / Trifluoroacetic acid (volume ratio 4/1).
Die erfindungsgemäßen Polyester enthalten statistisch verteilte Einheiten.The polyesters according to the invention contain statistically distributed units.
Die erfindungsgemäßen Polymere eignen sich insbesondere als Ober- flächenbeschichtungsmaterialien, als optische Bauelemente und als chiral nematische Farbmittel. Sie können als farbgebendes Lacksystem zur Beschichtung von Oberflächen (z.B. als Automobillack oder Effektfolien), oder auch zur Herstellung von Farbpigmenten Verwendung finden. Die farbgebende Struktur des Polymers kann dabei durch schnelles Abkühlen der chiral nematischen Phase fixiert werden. Die erfindungsgemäßen Polymere weisen vorteilhafterweise hohe Glastemperaturen (bestimmt mittels DSC) von etwa 80 bis 300 °C, insbesondere etwa 100 bis 220 °C auf. Bei Temperaturen unterhalb der jeweiligen Glastemperatur bleibt die farbgebende Struktur des Polymers ohne zusätzliche Vernetzung dauerhaft erhalten. Die Herstellung von Farbpigmenten kann z.B. durch Ablösen des orientierten Polymerfilms von der beschichteten Oberfläche und Mahlung zu plättchenförmigen Pigmenten erfolgen. Im Gegensatz zu den in der DE-A 42 40 743 beschriebenen Verfahren ist dabei eine Vernetzung des Polymers nicht erforderlich. Die Anwendung des Polymers als Lacksystem kann dabei als Pulverlack, in der Schmelze oder in Lösung (z.B. in N-Methylpyrrolidon oder Di- methylformamid) erfolgen. Die Orientierung des Systems geschieht im einfachsten Fall durch Tempern der beschichteten Oberfläche und kann durch die Einwirkung mechanischer, elektrischer oder magnetischer Kräfte gegebenenfalls verbessert werden.The polymers according to the invention are particularly suitable as surface coating materials, as optical components and as chiral nematic colorants. They can be used as a color-imparting lacquer system for coating surfaces (eg as automotive lacquer or effect foils) or for the production of color pigments. The color-giving structure of the polymer can be achieved by rapidly cooling the chiral nematic phase be fixed. The polymers according to the invention advantageously have high glass transition temperatures (determined by means of DSC) of approximately 80 to 300 ° C., in particular approximately 100 to 220 ° C. At temperatures below the respective glass temperature, the coloring structure of the polymer is permanently preserved without additional crosslinking. Color pigments can be produced, for example, by detaching the oriented polymer film from the coated surface and grinding it into platelet-shaped pigments. In contrast to the processes described in DE-A 42 40 743, crosslinking of the polymer is not necessary. The polymer can be used as a coating system as a powder coating, in the melt or in solution (for example in N-methylpyrrolidone or dimethylformamide). In the simplest case, the system is oriented by tempering the coated surface and can be improved if necessary by the action of mechanical, electrical or magnetic forces.
Die erfindungsgemäßen Polymere können zur Einstellung der Viskosität und des Verlaufverhaltens mit zusätzlichen Komponenten ver- mischt werden.The polymers according to the invention can be mixed with additional components to adjust the viscosity and the leveling behavior.
Besonders geeignet für lackartige Beschichtungen sind als solche Komponenten polymere Bindemittel und/oder monomere Verbindungen, die durch Polymerisation in ein polymeres Bindemittel überführt werden können. Als solche Mitel eignen sich z. B. in organischen Lösungsmitteln lösliche Polyester, Celluloseester, Polyurethane, Silikone, polyether- oder polyestermodifizierte Silikone. Besonders bevorzugt werden Celluloseester wie Celluloseacetobutyrat eingesetzt.As such components, polymer binders and / or monomeric compounds, which can be converted into a polymeric binder by polymerization, are particularly suitable for paint-like coatings. As such agents are z. B. in organic solvents soluble polyesters, cellulose esters, polyurethanes, silicones, polyether- or polyester-modified silicones. Cellulose esters such as cellulose acetobutyrate are particularly preferably used.
Gewünschtenfalls können den erfindungsgemäßen Lacken auch Stabilisatoren gegen UV- und Wettereinflüsse zugesetzt werden. Hierfür eignen sich z. B. Derivate des 2,4-Dihydroxybenzophenons, Derivate des 2-Cyan-3,3-diphenylacrylates, Derivate des 2,2', 4,4 '-Tetrahydroxybenzophenons, Derivate des Orthohydroxyphenyl- benztriazols, Salicylsäureester, Orthohydroxyphenyl-S-triazine oder sterisch gehinderte Amine. Diese Stoffe können allein oder vorzugsweise in Form von Gemischen eingesetzt werden.If desired, stabilizers against UV and weather influences can also be added to the paints according to the invention. For this, z. B. derivatives of 2,4-dihydroxybenzophenone, derivatives of 2-cyan-3,3-diphenylacrylate, derivatives of 2,2 ', 4,4' -tetrahydroxybenzophenone, derivatives of orthohydroxyphenyl-benzotriazole, salicylic acid esters, orthohydroxyphenyl-S-triazines or sterically hindered amines. These substances can be used alone or preferably in the form of mixtures.
Auch Pigmente, Farbstoffe und Füllstoffe können den erfindungsgemäßen Lacksystemen zugesetzt werden.Pigments, dyes and fillers can also be added to the coating systems according to the invention.
Anorganische Pigmente sind beispielsweise Eisenoxide, Titandioxid und die verschiedenen Arten von Ruß. Organische Pigmente sind beispielsweise solche aus der Klasse der Monoazopigmente (z. B. Produkte, die sich von Acetessigarylidde- rivaten oder von ß-Naphtholderivaten ableiten), Monoazofarbstoffe und deren Metallsalze, wie ß-Oxynaphthoesäurefarbstoffe, Disazo- pigmente, kondensierte Disazopigmente, Isoindolinderivate, Derivate der Naphthalin- oder Perylentetracarbonsäure, Anthrachinon- pigmente, Thioindigoderivate, Azomethinderivate, Chinacridone, Dioxazine, Pyrazolochinazolone, Phthalocyaninpigmente oder basische Farbstoffe wie Triarylmethanfarbstoffe und deren Salze.Inorganic pigments include iron oxides, titanium dioxide and the various types of carbon black. Organic pigments are, for example, those from the class of the monoazo pigments (for example products which are derived from acetoacetic acid derivatives or from β-naphthol derivatives), monoazo dyes and their metal salts, such as β-oxynaphthoic acid dyes, disazo pigments, condensed disazo pigments, and disazo pigments, and Derivatives of naphthalene or perylene tetracarboxylic acid, anthraquinone pigments, thioindigo derivatives, azomethine derivatives, quinacridones, dioxazines, pyrazoloquinazolones, phthalocyanine pigments or basic dyes such as triarylmethane dyes and their salts.
Als weitere Pigmente kommen Effektgeber wie Aluminiumpartikel, Glimmer oder beschichteter Glimmer, Micas oder die marktüblichen plättchenförmigen Effektpigmente mit verschiedener chemischer Struktur in Betracht.Effect pigments such as aluminum particles, mica or coated mica, micas or the commercially available platelet-shaped effect pigments with different chemical structures can be considered as further pigments.
Als Füllstoffe kommen z. B. Rutil, Anatas, Kreide, Talkum und Bariumsulfat in Betracht.As fillers such. B. rutile, anatase, chalk, talc and barium sulfate.
Als zusätzliche Farbstoffe sind alle geeignet, welche sich zumin- dest in einer Konzentration von 0,1 mol-% in dem Beschichtungs- mittel lösen. Ganz besonders gut geeignet sind dichroitische Farbstoffe. Der Anteil der Pigmente, Farbstoffe oder Füllstoffe beträgt im allgemeinen insgesamt bis zu 40, vorzugsweise 0 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Masse der erfindungsgemäßen Polymere.Suitable as additional dyes are all which dissolve in the coating composition at least in a concentration of 0.1 mol%. Dichroic dyes are particularly suitable. The proportion of pigments, dyes or fillers is generally up to 40% by weight, preferably 0 to 10% by weight, based on the mass of the polymers according to the invention.
Die oberflächliche Beschichtung kann auch mittels eines Druckverfahrens vorgenommen werden.The surface coating can also be carried out by means of a printing process.
Hierbei lassen sich alle üblichen Druckverfahren (z. B. Hoch-, Tief-, Flexo-, Offset-, Siebdruck) anwenden.All common printing processes (e.g. high, low, flexo, offset, screen printing) can be used.
Erfindungsgemäß geeignete Verfahren zum Beschichten und Bedrucken von Substraten sind in der WO 96/02597 beschrieben, auf die hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird.Methods suitable for coating and printing substrates according to the invention are described in WO 96/02597, to which reference is hereby made in full.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie jedoch darauf zu beschränken:The following examples illustrate the invention without, however, restricting it thereto:
Die physikalischen Eigenschaften der in den Beispielen beschrie- benen Polymere sind in Tabelle 1 angegeben.The physical properties of the polymers described in the examples are given in Table 1.
Beispiel 1example 1
Tert.-Butylhydrochinon (19 mmol), Isosorbid (1 mmol), Adipoyl- chlorid (2 mmol) und N-(4 '-Carboxyphenyl)trimellitsäureimiddi- chlorid (18 mmol) sowie 1-Chlornaphthalin (20 ml) wurden in einen zylindrischen Glasreaktor gegeben, der mit mechanischem Rührer sowie Gas-Ein- und Auslaß versehen war. Das Reaktionsgefäß wurde in ein auf 120 °C vorgeheiztes Ölbad plaziert und die Temperatur wurde schnell auf 230 °C erhöht. Bei 230 °C wurde das Reaktionsgemisch 8 h in einem leichten Stickstoffström gerührt. Nach Abkühlen wurde das Reaktionsprodukt in Dichlormethan/Trifluoressig- säure (Volumenverhältnis 4:1) gelöst, in Methanol ausgefällt und bei 80 °C in vacuo getrocknet. Der erhaltene Polyester wird durch Formel 1Tert.-butylhydroquinone (19 mmol), isosorbide (1 mmol), adipoyl chloride (2 mmol) and N- (4'-carboxyphenyl) trimellitic acid imide dichloride (18 mmol) and 1-chloronaphthalene (20 ml) were placed in a cylindrical Glass reactor given that with mechanical stirrer and gas inlet and outlet was provided. The reaction vessel was placed in an oil bath preheated to 120 ° C and the temperature was quickly raised to 230 ° C. At 230 ° C the reaction mixture was stirred in a gentle stream of nitrogen for 8 h. After cooling, the reaction product was dissolved in dichloromethane / trifluoroacetic acid (volume ratio 4: 1), precipitated in methanol and dried at 80 ° C. in vacuo. The polyester obtained is represented by Formula 1
beschrieben. Das Molmengenverhältnis v/w/x/z beträgt 19/1/2/18 (la). Analog hierzu wurden fünf weitere Polyester mit den Molmengenverhältnissen v/w/x/z = 19/1/4/16 (lb), 19/1/6/14 (lc), 19/1/8/12 (ld), 18/2/6/14 (le) und 18/2/8/12 (lf) hergestellt. Die Ausbeute betrug 97% für den Polyester ld und jeweils 98% für die Polyester la, lb, lc, le und lf.described. The molar ratio v / w / x / z is 19/1/2/18 (la). Analogously, five other polyesters with the molar ratio v / w / x / z = 19/1/4/16 (lb), 19/1/6/14 (lc), 19/1/8/12 (ld), 18/2/6/14 (le) and 18/2/8/12 (lf) manufactured. The yield was 97% for the polyester ld and 98% for the polyesters la, lb, lc, le and lf.
Beispiel 2Example 2
Die Herstellung der Polyester erfolgte analog zu Beispiel 1. An- stelle von tert.-Butylhydrochinon wurde Phenylhydrochinon eingesetzt. Es wurden drei Polyester der Formel 2The polyesters were prepared analogously to Example 1. Instead of tert-butyl hydroquinone, phenyl hydroquinone was used. There were three polyesters of Formula 2
mit den Molmengenverhältnissen v/w/x/z = 19/1/6/14 (2a), 18/2/6/14 (2b) und 18/2/8/12 (2c) hergestellt. Die Ausbeute betrug 97% für den Polyester 2b und jeweils 98% für die Polyester 2a und 2c. Beispiel 3 with the molar ratio v / w / x / z = 19/1/6/14 (2a), 18/2/6/14 (2b) and 18/2/8/12 (2c). The yield was 97% for polyester 2b and 98% for polyester 2a and 2c. Example 3
Die Polyester der Formel 3The polyester of formula 3
wurden analog Beispiel 1 hergestellt, wobei Adipoylchlorid durch das Dichlorid der Verbindung I were prepared analogously to Example 1, with adipoyl chloride through the dichloride of compound I
(n = 6) ersetzt wurde. Das Molmengenverhältnis v/w/x/z betrug 19/1/2/18 (3a), 19/1/4/16 (3b), 19/1/8/12 (3c), 18/2/4/16 (3d) und 18/2/8/12 (3e). Die Ausbeute betrug 97% für die Polyester 3c und 3e, 98% für 3b und 3d und 99% für 3a.(n = 6) was replaced. The molar ratio v / w / x / z was 19/1/2/18 (3a), 19/1/4/16 (3b), 19/1/8/12 (3c), 18/2/4/16 (3d) and 18/2/8/12 (3e). The yield was 97% for the polyesters 3c and 3e, 98% for 3b and 3d and 99% for 3a.
Ein weiterer Polyester der Formel 3 wurde alternativ mittels des "Silyl-Verfahrens" hergestellt. 0,0'-Bistrimethylsilyltert.- butylhydrochinon (19 mmol), O,0'-Bistrimethylsilylisosorbid (1 mmol), das Dichlorid der Verbindung I (2 mmol) und das Di- chlorid von N-(4 '-Carboxyphenyl)trimellitsäureimid (18 mmol) sowie Triethylbenzylammoniumchlorid (10 mg) wurden in einen zylindrischen Glasreaktor mit mechanischem Rührer sowie Gas-Ein- und Auslaß gegeben. Das Reaktionsgefäß wurde in ein auf 150 °C vorgeheiztes Metallbad plaziert. Die Temperatur wurde auf 260 °C erhöht und 3 h beibehalten. 15 min wurde ein Vakuum angelegt. Der erhaltene Polyester wurde wie oben beschrieben aufgearbeitet. Der Polyester enthält die Komponenten der Formel 3 im Molmengenverhältnis v/w/x/z = 19/1/2/18. Die Ausbeute betrug für dieses Polymer (3fs) 99%. Die Polymere 3a, 3b, 3d und 3e wurden ebenfalls alter- nativ mittels des "Silyl-Verfahrens" hergestellt. Die entsprechenden Verfahrensprodukte werden als 3as, 3bs, 3ds und 3es bezeichnet. Die Ausbeuten betrugen 99% für die Polyester 3as, 3bs und 3ds sowie 97% für 3es. Beispiel 4Another polyester of formula 3 was alternatively produced using the "silyl process". 0,0'-bistrimethylsilyl tert.-butylhydroquinone (19 mmol), 0, 0'-bistrimethylsilylisosorbide (1 mmol), the dichloride of compound I (2 mmol) and the dichloride of N- (4 '-carboxyphenyl) trimellitic acid imide ( 18 mmol) and triethylbenzylammonium chloride (10 mg) were placed in a cylindrical glass reactor with a mechanical stirrer and gas inlet and outlet. The reaction vessel was placed in a metal bath preheated to 150 ° C. The temperature was raised to 260 ° C and maintained for 3 hours. A vacuum was applied for 15 minutes. The polyester obtained was worked up as described above. The polyester contains the components of formula 3 in a molar ratio v / w / x / z = 19/1/2/18. The yield for this polymer (3fs) was 99%. Polymers 3a, 3b, 3d and 3e were also produced alternatively using the "silyl process". The corresponding process products are referred to as 3as, 3bs, 3ds and 3es. The yields were 99% for the polyesters 3as, 3bs and 3ds and 97% for 3es. Example 4
Analog zu Beispiel 2 wurde ein Polyester der Formel 4Analog to Example 2 was a polyester of formula 4
hergestellt, wobei Adipoylchlorid durch das Dichlorid der Verbindung I mit n = 6 (vgl. Beispiel 3) ersetzt wurde. Das Molmengenverhältnis v/w/x/z betrug 19/1/4/16 (4a). Die Ausbeute für den Polyester 4a betrug 98%.prepared, wherein adipoyl chloride was replaced by the dichloride of compound I with n = 6 (cf. Example 3). The molar ratio v / w / x / z was 19/1/4/16 (4a). The yield for the polyester 4a was 98%.
Beispiel 5Example 5
Analog zu Beispiel 3 wurde mit Hilfe des "Silyl-Verfahrens" ein Polyester der Formel 5Analogously to Example 3, a polyester of the formula 5 was obtained using the "silyl process"
hergestellt, wobei das eingesetzte Dichlorid der Verbindung I vier flexibilisierende Alkylengruppen enthielt (n = 4). Das Molmengenverhältnis v/w/x/z betrug 19/1/4/16 (5a). Die Ausbeute betrug für den Polyester 5a 98%.prepared, the dichloride of compound I used containing four flexibilizing alkylene groups (n = 4). The molar ratio v / w / x / z was 19/1/4/16 (5a). The yield for the polyester 5a was 98%.
Beispiel 6Example 6
Analog zu Beispiel 3 wurden mit Hilfe des Silyl-Verfahrens zwei Polyester der Formel 6 Analogously to Example 3, two polyesters of the formula 6 were obtained using the silyl process
hergestellt, wobei das eingesetzte Dichlorid der Verbindung I zehn flexibilisierende Alkylengruppen (n = 10) enthielt. Das Molmengenverhältnis v/w/x/z betrug 19/1/4/16 (6a) bzw. 18/2/4/16 (6b). Die Ausbeute betrug für 6a und 6b jeweils 99%.prepared, the dichloride of compound I used containing ten flexibilizing alkylene groups (n = 10). The molar ratio v / w / x / z was 19/1/4/16 (6a) and 18/2/4/16 (6b). The yield for each of 6a and 6b was 99%.
Beispiel 7Example 7
In einen Glasreaktor, versehen mit einem mechanischen Rührer und einem Ein- bzw. Auslaß für Stickstoff, wurden N-(4-Carboxyphe- nyl)trimellitsäureimiddichlorid (5 mmol), tert.-Butylhydrochinon (4,5 mmol), Hexandiol (0,25 mmol) und Isosorbid (0,25 mmol) eingewogen. Nach Zugabe von 5 ml 1-Chlornaphthalin wurde der Reaktor mit Hilfe eines Metallbades auf 230 °C erhitzt. Bei dieser Tempe- ratur wurde unter leichtem Stickstoffström 8 h gerührt. Nach dem Abkühlen wurde das Rohprodukt in einem Gemisch aus Trifluoressig- säure und Dichlormethan (Volumenverhältnis 1:4) gelöst und durch Eingießen in kaltes Methanol ausgefällt. Nach dem Abfiltrieren des Produktes wurde 2 Tage im Vakuumtrockenschrank bei 80 °C ge- trocknet. Das Molmengenverhältnis u/v des resultierenden Polymers der Formel 7In a glass reactor equipped with a mechanical stirrer and an inlet or outlet for nitrogen, N- (4-carboxyphenyl) trimellitic acid imide dichloride (5 mmol), tert-butylhydroquinone (4.5 mmol), hexanediol (0, 25 mmol) and isosorbide (0.25 mmol) weighed out. After adding 5 ml of 1-chloronaphthalene, the reactor was heated to 230 ° C. using a metal bath. At this temperature, stirring was carried out for 8 hours under a gentle stream of nitrogen. After cooling, the crude product was dissolved in a mixture of trifluoroacetic acid and dichloromethane (volume ratio 1: 4) and precipitated by pouring it into cold methanol. After filtering off the product, it was dried in a vacuum drying cabinet at 80 ° C. for 2 days. The molar ratio u / v of the resulting polymer of formula 7
betrug 4,5/0,25 (7a). In analoger Weise wurde zwei weitere Polymere der Formel 7 mit dem Molmengenverhältnis u/v = 4,25/0,5 (7b) und 4/0,75 (7c) hergestellt. Die Ausbeute betrug 97% für das Polymer 7a und jeweils 99% für die Polymere 7b und 7c. was 4.5 / 0.25 (7a). In an analogous manner, two further polymers of the formula 7 were produced with the molar ratio u / v = 4.25 / 0.5 (7b) and 4 / 0.75 (7c). The yield was 97% for polymer 7a and 99% for polymers 7b and 7c.
Beispiel 8Example 8
Analog zu Beispiel 7 wurden das Dichlorid der Verbindung I (vgl. Beispiel 3) mit sechs flexibilisierenden Alkylengruppen (n = 6) (5 mmol) und Terephthalsäuredichlorid (5 mmol) mit tert.-Butylhydrochinon (9,5 mmol) und Isosorbid (0,5 mmol) umgesetzt. Der resultierende Polyester der Formel 8Analogously to Example 7, the dichloride of compound I (see Example 3) with six flexibilizing alkylene groups (n = 6) (5 mmol) and terephthalic acid dichloride (5 mmol) with tert-butylhydroquinone (9.5 mmol) and isosorbide (0 , 5 mmol) implemented. The resulting polyester of Formula 8
(8a) wurde mit einer Ausbeute von 97% erhalten.(8a) was obtained in 97% yield.
Beispiel 9Example 9
Analog zu Beispiel 8 wurde das Dichlorid der Verbindung I mit vier flexibilisierenden Alkylengruppen (n = 4) (10 mmol) mit tert.-Butylhydrochinon (9,5 mmol) und Isosorbid (0,5 mmol) umgesetzt. Der resultierende Polyester der Formel 9Analogously to Example 8, the dichloride of compound I with four flexibilizing alkylene groups (n = 4) (10 mmol) was reacted with tert-butylhydroquinone (9.5 mmol) and isosorbide (0.5 mmol). The resulting polyester of Formula 9
(9a) wurde mit einer Ausbeute von 98% erhalten. Beispiel 10(9a) was obtained in 98% yield. Example 10
Analog zu Beispiel 9 wurde das Dichlorid der Verbindung I ohne flexibilisierende Alkylengruppen (n = 0) (5,25 mmol), Adipoyl- chlorid (3 mmol) und 2 ,6-NaphthalindicarbonsäuredichloridAnalogously to Example 9, the dichloride of compound I was without flexibilizing alkylene groups (n = 0) (5.25 mmol), adipoyl chloride (3 mmol) and 2, 6-naphthalenedicarboxylic acid dichloride
(1,75 mmol) mit tert.-Butylhydrochinon (9,5 mmol) und Isosorbid (0,5 mmol) umgesetzt. Der resultierende Polyester der Formel 10(1.75 mmol) with tert-butyl hydroquinone (9.5 mmol) and isosorbide (0.5 mmol). The resulting polyester of Formula 10
(10a) wurde mit einer Ausbeute von 99% erhalten. Analog hierzu wurden drei weitere Polyester mit dem Molmengenverhältnis v/w/x/ y/z = 9,5/0,5/3/7/0 (10b), 9/1/3/7/0 (10c) und 9/1/3/5,25/1,75 (lOd) hergestellt. Für diese drei Polyester betrug die Ausbeute jeweils 98%.(10a) was obtained in 99% yield. Three other polyesters with the molar ratio v / w / x / y / z = 9.5 / 0.5 / 3/7/0 (10b), 9/1/3/7/0 (10c) and 9 were used analogously / 1/3 / 5.25 / 1.75 (lOd). The yield for each of these three polyesters was 98%.
Beispiel 11Example 11
In einen Glasreaktor, versehen mit einem mechanischen Rührer und einem Ein- bzw. Auslaß für Stickstoff, wurden Polyethylentereph- thalat (10 mmol), N-(4 '-Carboxyphenyl)trimellitsäureimidPolyethylene terephthalate (10 mmol), N- (4'-carboxyphenyl) trimellitic acid imide were placed in a glass reactor equipped with a mechanical stirrer and an inlet or outlet for nitrogen
(20 mmol), l,4-Diacetoxy-2-methylbenzol (16 mmol), Diacetoxyiso- sorbid (4 mmol) und 20 mg Titantetrabutylat eingewogen. Der Reaktor wurde vor Gebrauch mit Dimethyldichlorosilan behandelt und mit trockenem Ether gewaschen. Der Reaktor wurde in ein auf 120 °C vorgeheiztes Metallbad plaziert. Zur vollständigen Entfernung der im Reaktor befindlichen Luft wurde dieser evakuiert und 4-mal mit Stickstoff durchströmt. Die Temperatur wurde dann rasch auf 280 °C erhöht. Nach 30 min lag eine homogene Schmelze vor, die 1 h gerührt wurde. Die freiwerdende Essigsäure wurde in einem leichten Stickstoffström entfernt. Unter fortgesetztem Rühren wurde 6 h ein Vakuum angelegt. Nach dem Abkühlen wurde das Rohprodukt in einem Gemisch aus Trifluoressigsäure und Dichlormethan (Volumenverhältnis 1:4) gelöst, durch Eingießen in kaltes Methanol ausgefällt und bei 80 °C getrocknet. Der resultierende gemischte Poly- ester wurde mit einer Ausbeute von 98% erhalten. In Tabelle 1 sind die physikalischen Eigenschaften (inhärente Viskosität (ηinh). Glastemperatur (Tg) und Klärpunkt (T ), die beobachteten Texturen der flüssigkristallinen Phasen sowie die Interferenzfarben der Polymere 1 bis 11 angegeben. (20 mmol), 1,4-diacetoxy-2-methylbenzene (16 mmol), diacetoxy isosorbide (4 mmol) and 20 mg titanium tetrabutylate were weighed out. The reactor was treated with dimethyldichlorosilane before use and washed with dry ether. The reactor was placed in a metal bath preheated to 120 ° C. To completely remove the air in the reactor, it was evacuated and nitrogen was passed through four times. The temperature was then quickly raised to 280 ° C. After 30 min there was a homogeneous melt which was stirred for 1 h. The released acetic acid was removed in a gentle stream of nitrogen. A vacuum was applied for 6 hours with continued stirring. After cooling, the crude product was dissolved in a mixture of trifluoroacetic acid and dichloromethane (volume ratio 1: 4), precipitated by pouring it into cold methanol and drying at 80 ° C. The resulting mixed polyester was obtained with a yield of 98%. Table 1 shows the physical properties (inherent viscosity (ηin h ), glass transition temperature (T g ) and clearing point (T), the observed textures of the liquid-crystalline phases and the interference colors of polymers 1 to 11.
Tabelle 1Table 1
!) bei 20 °C gemessen, c = 2 g/1 in Dichlormethan/Trif luoressig- säure (4/1) 45 ) DSC-Messung, Heizrate 20 °C/min !) measured at 20 ° C, c = 2 g / 1 in dichloromethane / trifluoroacetic acid (4/1) 45 ) DSC measurement, heating rate 20 ° C / min
3) Optisches Mikroskop Heizrate 10 °C/min 3 ) Optical microscope heating rate 10 ° C / min

Claims

Patentansprücheclaims
1. Chiral nematische Polyester mit flexiblen Ketten, die Isosor- bid-, Isomannid- und/oder Isoidideinheiten umfassen, und zur Flexibilisierung der Ketten mindestens eine Einheit enthalten, die ausgewählt ist unter (und abgeleitet von)1. Chiral nematic polyesters with flexible chains, which comprise isosorbide, isomannide and / or isoidide units, and to make the chains more flexible, contain at least one unit which is selected from (and derived from)
(a) aliphatischen Dicarbonsäuren,(a) aliphatic dicarboxylic acids,
(b) aromatischen Dicarbonsäuren mit flexiblem Spacer, (c) α,ω-Alkandiolen,(b) aromatic dicarboxylic acids with a flexible spacer, (c) α, ω-alkanediols,
(d) Diphenolen mit flexiblem Spacer und(d) Diphenols with flexible spacers and
(e) Kondensationsprodukten aus einem Polyalkylenterephthalat oder Polyalkylennaphthalat mit einem acylierten Diphenol und einem acylierten Isosorbid.(e) condensation products of a polyalkylene terephthalate or polyalkylene naphthalate with an acylated diphenol and an acylated isosorbide.
Chiral nematische Polyester nach Anspruch 1, die als Einheiten (a) solche der FormelChiral nematic polyesters according to Claim 1, which as units (a) are those of the formula
—OC— (CH2)n—CO— .—OC— (CH 2 ) n —CO—.
insbesondere Adipinsäure enthalten, wobei n für eine Zahl im Bereich von 3 bis 15 steht;contain in particular adipic acid, where n is a number in the range from 3 to 15;
als Einheiten (b) solche der Formelas units (b) those of the formula
enthalten, wobei included, where
A für (CH2)n, 0(CH2)n0 oder (CH2 )o-0-(CH2 )p steht, n für eine Zahl im Bereich von 3 bis 15, insbesondere 4 bis 10 steht und o und p unabhängig voneinander für eine Zahl im Bereich von 1 bis 7 stehen;A stands for (CH 2 ) n , 0 (CH 2 ) n 0 or (CH 2 ) o -0- (CH 2 ) p , n stands for a number in the range from 3 to 15, in particular 4 to 10, and o and p independently represent a number in the range from 1 to 7;
als Einheiten (c) solche der Formelas units (c) those of the formula
—0 (CH2)n—0 oder —0 (CH2—CH2—0)m enthalten, wobei n für eine Zahl im Bereich von 3 bis 15, insbesondere 4 bis 10 steht und m für eine Zahl im Bereich von 1 bis 10 steht; und—0 (CH 2 ) n —0 or —0 (CH 2 —CH 2 —0) m , where n is a number in the range from 3 to 15, in particular 4 to 10 and m is a number in the range from 1 to 10; and
als Einheiten (d) solche der Formelas units (d) those of the formula
enthalten, wobei A für (CH2)n, 0(CH2)nO oder (CH2 )o-0-(CH2 )p steht, n für eine Zahl im Bereich von 3 bis 15, insbesondere 4 bis included, where A is (CH 2 ) n , 0 (CH 2 ) n O or (CH 2 ) o -0- (CH 2 ) p , n is a number in the range from 3 to 15, in particular 4 to
10 steht und o und p unabhängig voneinander für eine Zahl im Bereich von 1 bis 7 stehen.10 is and o and p are independently a number in the range of 1 to 7.
Chiral nematische Polyester nach Anspruch 1 oder 2, die als nicht flexible Säurekomponente Einheiten der FormelChiral nematic polyester according to claim 1 or 2, which is a non-flexible acid component units of the formula
und als nicht flexible Alkoholkomponente Dioleinheiten der Formel and as a non-flexible alcohol component diol units of the formula
enthalten, wobei in den obigen Formelnincluded, in the formulas above
L für Alkyl, Alkoxy, Halogen, COOR, OCOR, CONHR oder NHCOR steht, X für S, 0, N, CH2 oder eine Einfachbindung steht, A eine Einfachbindung,L represents alkyl, alkoxy, halogen, COOR, OCOR, CONHR or NHCOR, X represents S, 0, N, CH 2 or a single bond, A a single bond,
oder olo bedeutet undor olo means and
R1 Wasserstoff, Halogen, Alkyl oder Phenyl bedeutet und R Alkyl oder Wasserstoff bedeutet.R 1 is hydrogen, halogen, alkyl or phenyl and R is alkyl or hydrogen.
Chiral nematische Polyester nach Anspruch 1 oder 2, die 1 bis 15 Mol-%, insbesondere 2,5 bis 10 Mol-% Isosorbid, -mannid und/oder -idideinheiten enthalten.Chiral nematic polyesters according to Claim 1 or 2, which contain 1 to 15 mol%, in particular 2.5 to 10 mol%, of isosorbide, mannid and / or idid units.
5. Chiral nematische Polyester nach einem der vorhergehenden5. Chiral nematic polyester according to one of the preceding
Ansprüche, die 1 bis 50 Mol-%, insbesondere 5 bis 30 Mol-%, der die Polyesterkette flexibilisierenden Einheiten enthalten.Claims containing 1 to 50 mol%, in particular 5 to 30 mol%, of the units which flexibilize the polyester chain.
6. Chiral nematische Polyester nach einem der vorhergehenden6. Chiral nematic polyester according to one of the preceding
Ansprüche, deren inhärente Viskosität etwa 0,10 bis 3 dl/g, insbesondere etwa 0,1 bis 1,5 dl/g, gemessen bei 20°C, beträgt. Claims whose inherent viscosity is about 0.10 to 3 dl / g, in particular about 0.1 to 1.5 dl / g, measured at 20 ° C.
7. Chiral nematische Polyester nach einem der vorhergehenden Ansprüche, deren Glastemperatur im Bereich von etwa 80 bis 300°C, insbesondere etwa 100 bis 220°C liegt.7. Chiral nematic polyester according to one of the preceding claims, the glass transition temperature is in the range of about 80 to 300 ° C, in particular about 100 to 220 ° C.
5 8. Verwendung der chiral nematischen Polyester nach einem der vorhergehenden Ansprüche als optisches Bauelement oder als Oberflächenbeschichtungsmaterial.5 8. Use of the chiral nematic polyester according to one of the preceding claims as an optical component or as a surface coating material.
9. Verwendung der chiral nematischen Polyester nach einem der 0 Ansprüche 1 bis 7 als Farbmittel, insbesondere als farbgebenden Bestandteil von Lacksystemen zur Beschichtung von Oberflächen oder als Bestandteil von Druckfarben.9. Use of the chiral nematic polyester according to one of the claims 1 to 7 as a colorant, in particular as a coloring component of coating systems for coating surfaces or as a component of printing inks.
10. Verwendung der chiral nematischen Polyester nach einem der 5 Ansprüche 1 bis 7 in kosmetischen Mitteln, insbesondere10. Use of the chiral nematic polyester according to one of 5 claims 1 to 7 in cosmetic products, in particular
Nagellacken und Lippenstiften.Nail polishes and lipsticks.
11. Pigmente, enthaltend chiral nematische Polyester nach einem der Ansprüche 1 bis 7. 011. Pigments containing chiral nematic polyester according to one of claims 1 to 7. 0
12. Beschichtungsmassen, enthaltend wenigstens einen chiral nematischen Polyester nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder wenigstens ein Pigment nach Anspruch 11.12. coating compositions containing at least one chiral nematic polyester according to one of claims 1 to 7 or at least one pigment according to claim 11.
5 13. Verfahren zur Herstellung chiral nematischer Polyester nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man freie Diole mit Dicarbonsäuredichloriden in einem inerten aromatischen Lösungsmittel, insbesondere 1-Chlornaphthalin umsetzt. 05 13. A process for the production of chiral nematic polyester according to one of claims 1 to 7, characterized in that free diols are reacted with dicarboxylic acid dichlorides in an inert aromatic solvent, in particular 1-chloronaphthalene. 0
14. Verfahren zur Herstellung chiral nematischer Polyester nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man silylierte Diole mit Dicarbonsäuredichloriden in Substanz umsetzt.14. A process for the preparation of chiral nematic polyesters according to one of claims 1 to 7, characterized in that silylated diols are reacted in bulk with dicarboxylic acid dichlorides.
3535
15. Verfahren zur Herstellung chiral nematischer Polyester nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man acetylierte Diole mit freien Dicarbonsäuren umsetzt.15. A process for the production of chiral nematic polyester according to one of claims 1 to 6, characterized in that acetylated diols are reacted with free dicarboxylic acids.
40 16. Verfahren zur Herstellung chiral nematischer Polyester nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch aus freien Dicarbonsäuren und acetylierten Diolen mit einem Polyester, insbesondere mit Polyethylenterephtha- lat, Polybutylenterephthalat oder Polyethylennaphthalat um-16. A process for the production of chiral nematic polyester according to any one of claims 1 to 7, characterized in that a mixture of free dicarboxylic acids and acetylated diols with a polyester, in particular with polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate or polyethylene naphthalate.
45 setzt. 45 sets.
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