JP2010254901A - 重合性コレステリック液晶組成物およびその用途 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の重合性コレステリック液晶組成物は、γ−オリザノール(A)の加水分解物の残基と環構造とを有する重合性エステル化合物(1)、γ−オリザノール(A)の加水分解物の残基を有し、かつ環構造を有しない重合性エステル化合物(2)およびγ−オリザノール(A)の水添物の残基を有する重合性エステル化合物(3)からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物を含有することを特徴とする。
【選択図】なし
Description
品や医薬品用途として用いられることが記載されているが、液晶性に関する示唆はない。
前記γ−オリザノール(A)が、少なくとも1種の植物ステロールのフェルラ酸エステルと、少なくとも1種のトリテルペンアルコールのフェルラ酸エステルとを含む混合物であり、
前記γ−オリザノール(A)の加水分解物が、少なくとも1種の植物ステロールと少なくとも1種のトリテルペンアルコールとを含む混合物である
ことを特徴とする重合性コレステリック液晶組成物。
ステル化合物(3)が下記式(B3)で表される化合物であることを特徴とする項[1]に記載の重合性コレステリック液晶組成物。
式(B1)中、Tは前記γ−オリザノール(A)の加水分解物の残基であり、
Qは1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレンまたは1,3−フェニレンであり、Zは単結合、−COO−、−OCO−または−OCOO−であり、
mは1〜3の整数であり、mが2または3であるとき、複数のQはそれぞれ同一でも異なっていてもよく、複数のZもそれぞれ同一でも異なっていてもよく、
Xは単結合または炭素数1〜20のアルキレンであり、該アルキレンにおける任意の−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、
Pは下記式(P1)〜(P3)のいずれかで表される重合性基である。
式(B2)中、T、XおよびPは、前記式(B1)中のT、XおよびPと同義であり、Yは単結合または−O−である。
ケニルであり、R2は分岐状の炭素数8〜9のアルキルもしくはアルケニルである。
メタ)アクリルモノマーおよび(メタ)アクリルオリゴマーからなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物であることを特徴とする項[10]に記載の重合性コレステリック液晶組成物。
それ自体は液晶相を有さなくても、他の液晶性化合物と混合したときに、液晶組成物の成分として使用できる特性も「液晶性」の意味に含まれる。
意味を一例で示す。−C4H8−において任意の−CH2−が−O−で置き換えられた基は
、たとえば、−C3H6O−、−CH2−O−(CH2)2−、−CH2−O−CH2−O−等
である。このように「任意の」という語は、「区別なく選択された少なくとも1つの」を意味する。なお、化合物の安定性を考慮すれば、酸素と酸素とが隣接した−CH2−O−
O−CH2−よりも、酸素と酸素とが隣接しない−CH2−O−CH2−O−の方が好まし
い。
本発明の重合性コレステリック液晶組成物(以下、単に「本発明の液晶組成物」ともいう。)は、γ−オリザノール(A)の加水分解物の残基と環構造(オキシラン環およびオキセタン環を除く。以下同じ。)とを有する重合性エステル化合物(1)、γ−オリザノール(A)の加水分解物の残基を有し、かつ環構造を有しない重合性エステル化合物(2)およびγ−オリザノール(A)の水添物の残基を有する重合性エステル化合物(3)からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物を含有する。前記重合性エステル化合物(1)〜(3)は液晶性化合物である。
上記γ−オリザノール(A)は、米糠から得られる植物性の原料であり、市販されているその成分は単一ではなく、主成分として、少なくとも1種の植物ステロールのフェルラ酸エステルと、少なくとも1種のトリテルペンアルコールのフェルラ酸エステルとを含む混合物であり、より具体的には、下記式(a1)で表される少なくとも1種の化合物と下記式(a2)で表される少なくとも1種の化合物とを含む混合物である。
ケニルであり、R2は分岐状の炭素数8〜9のアルキルもしくはアルケニルである。前記
R1のアルキルもしくはアルケニルとしては、たとえば、下記式(R1−1)〜(R1−
4)で表されるアルキルもしくはアルケニルなどが挙げられる。また、前記R2のアルキ
ルもしくはアルケニルとしては、たとえば、下記式(R2−1)〜(R2−4)で表されるアルキルもしくはアルケニルなどが挙げられる。
製、オリザ油化社製および岡安商店社製のγ−オリザノールが挙げられる。
上記重合性エステル化合物(1)は、上記γ−オリザノール(A)の加水分解物の残基と環構造とを有する重合性エステル化合物であれば特に限定されないが、好ましくは下記式(B1)で表される化合物である。
式(B1)中、Tは前記γ−オリザノール(A)の加水分解物の残基であり;Qは1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレンまたは1,3−フェニレンであり;Zは単結合、−COO−、−OCO−または−OCOO−であり;mは1〜3の整数であり、mが2または3であるとき、複数のQはそれぞれ同一でも異なっていてもよく、複数のZもそれぞれ同一でも異なっていてもよく;Xは単結合または炭素数1〜20のアルキレンであり、該アルキレンにおける任意の−CH2−は−O−で置き換えられてもよく;Pは下記
式(P1)〜(P3)のいずれかで表される重合性基である。前記Xのアルキレンは、好ましくは直鎖のアルキレンであり、より好ましくは炭素数2〜10の直鎖のアルキレンである。
セシス(Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press)、新実験化学講座(丸善
)などに記載された、有機化学における合成方法を適切に組み合わせることにより合成できる。
とができる。重合性基(P2)は、不飽和結合を有する液晶性エステル残基を酸化することにより導入できる。重合性基(P3)は、オキセタン環を含む公知の中間体を使用して導入できる。
上記重合性エステル化合物(2)は、上記γ−オリザノール(A)の加水分解物の残基を有し、かつ環構造を有しない重合性エステル化合物であれば特に限定されないが、好ましくは下記式(B2)で表される化合物である。
式(B2)中、T、XおよびPは、上記式(B1)中のT、XおよびPと同義であり、Yは単結合または−O−である。
の調整あるいは結晶化を防ぐことができる。
上記重合性エステル化合物(3)は、上記γ−オリザノール(A)の水添物の残基を有する重合性エステル化合物であれば特に限定されないが、好ましくは下記式(B3)で表される化合物である。
本発明の液晶組成物は、上記重合性エステル化合物(1)、(2)および(3)からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物を含有し、好ましくは2種以上の化合物を含有することにより、室温付近(10〜40℃程度)で広いコレステリック液晶相域を有し、目的に応じた螺旋ピッチを発現させることができる。
が好ましい。このとき、上記重合性エステル化合物(1)は、上記式(B1)中のQが1,4−フェニレンである化合物(B1)であることがより好ましく、また、上記重合性エステル化合物(2)は、上記式(B2)中のXが炭素数2〜9のアルキレンである化合物(B2)であることがより好ましい。
本発明の液晶組成物は、本発明の効果を損なわない範囲において、目的に応じて上記重合性エステル化合物(1)〜(3)以外の他の重合性化合物を含有してもよい。他の重合性化合物は、液晶性であっても非液晶性であってもよい。
R1は水素、フッ素、塩素、−CNまたは炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキ
ルにおいて、任意の−CH2−は−O−、−COO−、−OCO−または−OCOO−で
置き換えられてもよく、そして任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく;環A2は
独立して1,4−シクロへキシレンまたは1,4−フェニレンであり;W1は独立して水
素、ハロゲン、炭素数1〜3のアルキルまたは炭素数1〜3のハロゲン化アルキルであり;X1は独立して単結合または炭素数1〜20のアルキレンであり、このアルキレン中の
任意の−CH2−は−O−、−COO−、−OCO−または−OCOO−で置き換えられ
てもよく;pおよびqは独立して0または1であり、nは独立して0〜5の整数である。
ペンタアクリレート、1〜20のエチレンオキシド構成単位を有するエトキシル化ジぺンタエリスリトールペンタア クリレート、1〜20のプロピレンオキシド構成単位を有す
るプロポキシル化ジペンタエリスリトールペンタアクリレートおよびエチレンオキシド構成単位とプロピレンオキシド構成単位との合計が1〜20であるエトキシ化・プロポキシ化ジペンタエリスリトールのペンタアクリレート、ペンタビニルエーテルもしくはペンタトリメタクリレートなどが挙げられる。
本発明の液晶組成物は、本発明の効果を損なわない範囲において、目的に応じて非重合性成分を含有してもよい。非重合性成分は、液晶性であっても非液晶性であってもよく、たとえば、非重合性の液晶性化合物、体質顔料、着色剤、分散剤、重合開始剤、増感剤、重合防止剤、酸素阻害剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、界面活性剤、接着助剤、密着促進剤、保存安定剤、消泡剤、凝集防止剤などが挙げられる。
。これらの開始剤の最大吸収波長は、紫外、近紫外または可視光域であり、室温での組成物への照射によって、あるいは照射と同時に加熱を行うことによって重合体を製造してもよい。
ロヘキシル-フェニル-ケトン(イルガキュア184)、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン(ダロキュア1173)、イルガキュア500、イルガキュア1000、1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オ
ン(イルガキュア295)、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モリフォリノプロパン-1-オン(イルガキュア907)、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタノン-1(イルガキュア369)、2-(ジメチルアミノ)-2-[(4-メチルフェ
ニル)メチル]-1-[4-(4-モルホリニル)フェニル]-1-ブタノン(イルガキュア379)、イルガキュア1800、イルガキュア1850、ダロキュア4265、ダロキュア1116、イルガキュア784、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキ
サイド(イルガキュア819)、イルガキュア784、1,2-オクタンジオン-1-[4-(フェ
ニルチオ)-2-(O-ベンゾイルオキシム)] (イルガキュアOXE01)、エタノン-1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-1-(0-アセチルオキシム) (イ
ルガキュアOXE02)、2-ヒロドキシ-1-[4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル]フェニル]-2-メチル-プロパン-1-オン(イルガキュア127)、イルガキュ
ア754などが挙げられる。
スジメチルアミノベンゾフェノン、3,3−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、ベンジル、ベンゾイル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、アゾイソブチルニトリル、2−クロロチオキサンソン、2,4−ジメチルチオキサンソン、2,4−ジイソプロピルチオキサンソン、2−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサンソン、メチルフェニルグリオキシレート、3,3',4,4−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、p−ジメ
チルアミノ安息香酸エチル、2−ジメチルアミノエチルベンゾエート、p−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、ベンゾフェノン/メチルトリエタノールアミン混合物、2,2−ジエチルキサントン/p−ジメチルアミノ安息香酸メチル混合物、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、アセトフエノンジメチルケタール、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシ−2−フェニルアセトフェノン、1,1−ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−フェニルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシンクロヘキシルフェニルケトン、2−エチルアントラキノン、2−ターシャリーブチルアントラキノン、2−クロロアントラキノン、2−アミルアントラキノン、ベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4'−メチルジフェニルサルファイド、4,4'−ビスメチルアミノベンゾフェノン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイドなどが挙げられる。
ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアリールエーテル類、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のポリエチレングリコールジアルキルエステル類などのノニオン系界面活性剤;
エフトップEF301、エフトップEF303、エフトップEF352(新秋田化成(株)製)、メガファックF171、メガファックF172、メガファックF173(大日本インキ化学工業(株)製)、フロラードFC430、フロラードFC431(住友スリーエム(株)製)、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、サーフロンSC−101、サーフロンSC−102、サーフロンSC−103、サーフロンSC−104、サーフロンSC−105、サーフロンSC−106(旭硝子(株)製)等のフッ素系界面活性剤;
オルガノシロキサンポリマーKP341(信越化学工業(株)製)、アクリル酸系もしくはメタクリル酸系(共)重合体ポリフローNo.57、ポリフローNo.95(共栄社化学(株)製)などが挙げられる。これらの界面活性剤は、重合体に対して5重量部以下となる量で用いられる。
本発明の液晶組成物は、組成物を希釈するため、あるいは塗布性を向上させるために、有機溶媒を含有してもよい。有機溶媒としては、直鎖もしくは分岐鎖のエステル、特に酢酸エステル、環状エーテル、環状エステル、アルコール、ラクトン、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、ケトン、アミド、N−アルキルピロリドン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、メチルエチルケトンなどが挙げられる。上記有機溶媒は、1種単独で用いても2種以上を混合して用いてもよい。
本発明の液晶組成物の用途としては、色材一般、たとえば、液晶顔料、塗料、噴霧インク、印刷インクなどが挙げられる。また、化粧品、偽造防止用印刷物、装飾品または光学フィルム(例えば、液晶表示素子やホログラフィー素子などの光学素子における偏光板、補償板、カラーフィルター等)に使用することもできる。
本発明の重合体は、上述した本発明の液晶組成物を重合させることによって得られ、重合により組成物のコレステリック液晶相(螺旋構造)が固定化され、所望の色や目的に応じた波長の光を反射する。組成物の重合反応は、加熱による熱重合でもよく、光照射による光重合でもよく、両者を組み合わせた方法で行ってもよい。
W/cm2、より好ましくは1〜2000mW/cm2の範囲である。
本発明の重合体の用途としては、色材一般、たとえば、液晶顔料、塗料、噴霧インク、印刷インクなどが挙げられる。また、膜(蒸着膜のように単体で支持体から剥がすことができないようなもの、および光学フィルムのように単体として扱えるようなものの双方の態様を包含する。)、多層膜、化粧品、偽造防止用印刷物、装飾品または光学フィルム(例えば、液晶表示素子やホログラフィー素子などの光学素子における偏光板、補償板、カラーフィルター等)に使用することもできる。
方向から斜めに変えることによって短波長側から長波長側に色相にカラーシフトする単一層は存在しない。
トリウムおよび水を順次用いて十分に洗浄して、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この有機層から減圧下で溶剤を除去し、(2)で得られたエステルの脱アセチル化体である4−ヒドロキシ安息香酸とγ−オリザノールの加水分解物とのエステル(下記化学式で表される化合物)2.1gを得た。
後、不溶物を濾過し、トルエン層を水洗し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。減圧下で溶剤を除去し、得られた残留物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、溶出液:トルエン/酢酸エチル=50/1(V/V))により精製し、目的の重合性エステル化合物(1−1)0.45gを得た。
9gを室温で滴下し、室温で4時間攪拌した。反応後、析出した不溶物を濾別除去し、濾液を水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を留去した。得られた残留物をカラムクロマトグラフィー[シリカゲル、溶出液:トルエン/酢酸エチル(容量比:50/1)]で精製することにより、目的の重合性エステル化合物(2−1)0.81gを得た。
ラムクロマトグラフィー[シリカゲル、溶出液:トルエン/酢酸エチル(容量比:50/1)]で精製することにより、目的の重合性エステル化合物(2−4)1.8gを得た。
合成例2で得られた重合性エステル化合物(1−2)33重量部および合成例5で得られた重合性エステル化合物(2−2)67重量部を混合して重合性液晶組成物を調製した。得られた組成物は、室温(23℃)および30℃で青色の反射色を示し、35℃で緑色の反射色を示した。なお、反射色は目視観察による判断である。結果を表1−1に示す。
表1−1および表1−2に示す組成を有する重合性液晶組成物を調製し、実施例1と同様にして反射色を調べた。結果を表1−1および表1−2に示す。
ラビング処理したTACフィルム(FUJI TAC T40UZ製 厚み39μm)
上に、実施例1で調製した重合性液晶組成物25wt%と重合開始剤(イルガキュア907)5wt%とを含むトルエン溶液をベーカーアプリケーターにより塗布した。室温で2分間乾燥させた後、オーブン内にて80℃で3分間加熱して溶媒を除去した。次に、窒素雰囲気下でUV照射(積算光量490mJ/cm3)して組成物を重合させることにより
、一層目のコレステリック液晶層を形成した。このコレステリック液晶層上に、実施例5で調製した重合性液晶組成物25wt%と重合開始剤(イルガキュア907)5wt%とを含むトルエン溶液を用いて、一層目と同様な操作で二層目のコレステリック液晶層を形成し、多層膜を得た。一層あたりの膜厚は、乾燥前が25μmであり、硬化後は4μmであった。
実施例22において、2層目の液晶層を形成するために用いた実施例5の重合性液晶組成物の代わりに実施例2の重合性液晶組成物を用いたこと以外は、実施例22と同様にして多層膜を形成した。得られた多層膜の面に対して垂直方向から観察したときの色相はオレンジであったが、多層膜を傾けて観察角度を斜めにすると色相は青に変化した。
Claims (22)
- γ−オリザノール(A)の加水分解物の残基と環構造とを有する重合性エステル化合物(1)、γ−オリザノール(A)の加水分解物の残基を有し、かつ環構造を有しない重合性エステル化合物(2)およびγ−オリザノール(A)の水添物の残基を有する重合性エステル化合物(3)からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物を含有し、
前記γ−オリザノール(A)が、少なくとも1種の植物ステロールのフェルラ酸エステルと、少なくとも1種のトリテルペンアルコールのフェルラ酸エステルとを含む混合物であり、
前記γ−オリザノール(A)の加水分解物が、少なくとも1種の植物ステロールと少なくとも1種のトリテルペンアルコールとを含む混合物である
ことを特徴とする重合性コレステリック液晶組成物。 - 前記重合性エステル化合物(1)が下記式(B1)で表される化合物であり、前記重合性エステル化合物(2)が下記式(B2)で表される化合物であり、前記重合性エステル化合物(3)が下記式(B3)で表される化合物であることを特徴とする請求項1に記載の重合性コレステリック液晶組成物。
P−X−(Z−Q)m−COO−T (B1)
[式(B1)中、Tは前記γ−オリザノール(A)の加水分解物の残基であり、
Qは1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレンまたは1,3−フェニレンであり、Zは単結合、−COO−、−OCO−または−OCOO−であり、
mは1〜3の整数であり、mが2または3であるとき、複数のQはそれぞれ同一でも異なっていてもよく、複数のZもそれぞれ同一でも異なっていてもよく、
Xは単結合または炭素数1〜20のアルキレンであり、該アルキレンにおける任意の−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、
Pは下記式(P1)〜(P3)のいずれかで表される重合性基である。]
P−X−Y−COO−T (B2)
[式(B2)中、T、XおよびPは、前記式(B1)中のT、XおよびPと同義であり、Yは単結合または−O−である。]
- 前記重合性エステル化合物(1)、前記重合性エステル化合物(2)および前記重合性エステル化合物(3)からなる群より選ばれる2種以上の化合物を含有することを特徴と
する請求項1または2に記載の重合性コレステリック液晶組成物。 - 前記重合性エステル化合物(1)および前記重合性エステル化合物(2)を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の重合性コレステリック液晶組成物。
- 前記重合性エステル化合物(1)および前記重合性エステル化合物(2)を含有し、前記式(B1)中のQが1,4−フェニレンであることを特徴とする請求項2に記載の重合性コレステリック液晶組成物。
- 前記式(B2)中のXが炭素数2〜9のアルキレンであることを特徴とする請求項5に記載の重合性コレステリック液晶組成物。
- 前記重合性エステル化合物(1)〜(3)以外の液晶性の重合性化合物をさらに含有することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の重合性コレステリック液晶組成物。
- 非液晶性の重合性化合物をさらに含有することを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の重合性コレステリック液晶組成物。
- 前記非液晶性の重合性化合物が、単官能(メタ)アクリルモノマー、多官能(メタ)アクリルモノマーおよび(メタ)アクリルオリゴマーからなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物であることを特徴とする請求項10に記載の重合性コレステリック液晶組成物
。 - 請求項1〜11のいずれかに記載の重合性コレステリック液晶組成物を重合させることによって得られることを特徴とする重合体。
- コレステリック液晶相を呈することを特徴とする請求項12に記載の重合体。
- 請求項12または13に記載の重合体を含有することを特徴とする膜。
- 請求項12または13に記載の重合体を含有する複数の膜が積層されてなることを特徴とする多層膜。
- 重合性コレステリック液晶組成物からなる重合体を含有し、かつ、カラー・フリップフロップ性を有することを特徴とする多層膜。
- 重合性コレステリック液晶組成物からなる重合体を含有し、かつ、観察角度を多層膜の面に対して垂直方向から斜めに変えることによって、短波長側から長波長側の色相にカラーシフトすることを特徴とする多層膜。
- 重合性コレステリック液晶組成物からなる重合体を含有し、かつ、観察角度を多層膜の面に対して垂直方向から斜めに変えることによって、長波長側から短波長側の色相にカラーシフトすることを特徴とする多層膜。
- 前記重合性コレステリック液晶組成物が請求項1〜11のいずれかに記載の重合性コレステリック液晶組成物であることを特徴とする請求項16〜18のいずれかに記載の多層膜。
- 請求項12または13に記載の重合体を含有することを特徴とする色材。
- 液晶顔料、塗料、噴霧インク、印刷インク、化粧品、偽造防止用印刷物、装飾品および光学フィルムから選ばれる用途への、請求項1〜11のいずれかに記載の重合性コレステリック液晶組成物の使用。
- 液晶顔料、塗料、噴霧インク、印刷インク、化粧品、偽造防止用印刷物、装飾品および光学フィルムから選ばれる用途への、請求項12または13に記載の重合体の使用。
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