JP6782485B2 - Liquid crystal materials, liquid crystal films and their manufacturing methods, sensors, and optical elements - Google Patents
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Description
本発明は、液晶材料、液晶フィルム及びその製造方法、センサー、並びに、光学素子に関する。 The present invention relates to a liquid crystal material, a liquid crystal film and a method for producing the same, a sensor, and an optical element.
液晶材料は、液晶ディスプレイの表示材料のみならず、近年ではその光学特性を利用して、フォトニックデバイスへの適応が進められている。液晶材料の1つとして、セルロース誘導体が知られている。
例えば、特許文献1には、液晶性を備えたセルロース誘導体として、ヒドロキシプロピルセルロースが有する水酸基の水素原子に、カルバメート基(ウレタン結合)を有する置換基が導入されたセルロース誘導体が開示されている。
また、特許文献2には、溶媒(A)と、該溶媒(A)中で液晶形成可能なセルロース誘導体(B)と、テトラアルコキシシラン(C)とを混合して混合液を得る工程(I)、前記セルロース誘導体(B)の液晶化物と、前記テトラアルコキシシラン(C)の縮合物との複合材料を得る工程(II)、酸(E)の処理により、前記複合材料中の前記液晶化物を除去する工程(III)を有する、シリカ系キラル構造体の製造方法が開示されている。
また、近年では、セルロース誘導体としてキトサン誘導体がコレステリック液晶性を示すことが報告されている。
Liquid crystal materials are not limited to display materials for liquid crystal displays, but in recent years, their optical characteristics have been utilized to promote their adaptation to photonic devices. Cellulose derivatives are known as one of the liquid crystal materials.
For example, Patent Document 1 discloses a cellulose derivative having a liquid crystal property in which a substituent having a carbamate group (urethane bond) is introduced into a hydrogen atom of a hydroxyl group of hydroxypropyl cellulose.
Further, Patent Document 2 describes a step (I) of mixing a solvent (A), a cellulose derivative (B) capable of forming a liquid crystal in the solvent (A), and a tetraalkoxysilane (C) to obtain a mixed solution. ), The liquid crystal product in the composite material by the step (II) of obtaining the composite material of the liquid crystal product of the cellulose derivative (B) and the condensate of the tetraalkoxysilane (C), and the treatment of the acid (E). A method for producing a silica-based chiral structure, which comprises the step (III) of removing the above-mentioned material, is disclosed.
In recent years, it has been reported that a chitosan derivative as a cellulose derivative exhibits cholesteric liquid crystallinity.
上述の特許文献1には、ヒドロキシプロピルセルロースが有する水酸基の水素原子に、カルバメート基(−CONH−)が導入されると共に、メタクリロイル基が導入されてもよいことが記載されているが、上記メタクリロイル基は、セルロース誘導体のモノマー単位間を架橋するために導入されたものではない。さらに、特許文献1では、架橋後のセルロース誘導体に弾性を付与することも予定していない。
また、上述の特許文献2には、シリカ系キラル構造体を得るために、工程(II)により、セルロース誘導体(B)により形成されたコレステリック液晶の液晶化物の固定化を行うことが開示されている。しかし、この液晶化物は最終的に酸の処理により除去されるため、上記シリカ系キラル構造体は、セルロースが持つ液晶性及び光学特性を利用したものではない。また、上述の非特許文献1に記載のキトサン誘導体の液晶性については、現在研究が進められている。
このように液晶性を備えたセルロース誘導体(特許文献2ではセルロース誘導体を利用した液晶材料)は知られているが、セルロース誘導体が持つ特性(液晶性、光学特性等)をさらに引き出し、その引き出された特性を液晶材料、液晶フィルム、及びフォトニックデバイスの開発に利用できれば有用である。
また、セルロースは、人体や環境に無害な材料である上、天然に最も豊富に存在する原料であるため安価な材料といえる。
従って、セルロースを原料として用いた上記液晶材料等の開発は、安全性の観点及び環境負荷を低減する観点からも有用である。
The above-mentioned Patent Document 1 describes that a carbamate group (-CONH-) may be introduced and a methacryloyl group may be introduced into the hydrogen atom of the hydroxyl group of hydroxypropyl cellulose. The group was not introduced to crosslink between the monomeric units of the cellulose derivative. Furthermore, Patent Document 1 does not plan to impart elasticity to the crosslinked cellulose derivative.
Further, Patent Document 2 described above discloses that in order to obtain a silica-based chiral structure, the liquid crystal product of the cholesteric liquid crystal formed by the cellulose derivative (B) is immobilized by the step (II). There is. However, since this liquid crystal product is finally removed by the treatment with an acid, the silica-based chiral structure does not utilize the liquid crystal property and optical properties of cellulose. Further, research on the liquid crystallinity of the chitosan derivative described in Non-Patent Document 1 described above is currently underway.
Cellulose derivatives having liquid crystal properties as described above (liquid crystal materials using cellulose derivatives in Patent Document 2) are known, but the properties (liquid crystal properties, optical properties, etc.) of the cellulose derivatives are further extracted and drawn out. It would be useful if these properties could be utilized in the development of liquid crystal materials, liquid crystal films, and photonic devices.
In addition, cellulose is a material that is harmless to the human body and the environment, and is an inexpensive material because it is the most abundant raw material in nature.
Therefore, the development of the liquid crystal material or the like using cellulose as a raw material is also useful from the viewpoint of safety and the viewpoint of reducing the environmental load.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものである。
即ち、本発明の目的は、セルロース誘導体を含む液晶材料であって、サーモトロピックコレステリック液晶性を示し、また、弾性を有し、ブラッグ反射の波長で配向が固定化された液晶フィルムを製造し得る液晶材料を提供することである。
本発明の目的は、弾性を有し、ブラッグ反射の波長で配向が固定化された液晶フィルム及び液晶フィルムの製造方法を提供することである。
本発明の目的は、反射の波長(好ましくは反射色)によって、その波長(好ましくは反射色)に対応する機械的応力を検出することができるセンサーを提供することである。
本発明の目的は、機械的応力の印加によって、その応力に対応する波長の反射光が得られる光学素子を提供することである。
The present invention has been made in view of the above circumstances.
That is, an object of the present invention is a liquid crystal material containing a cellulose derivative, which can produce a liquid crystal film exhibiting thermotropic cholesteric liquid crystal property, having elasticity, and having an orientation fixed at a wavelength of Bragg reflection. It is to provide a liquid crystal material.
An object of the present invention is to provide a liquid crystal film having elasticity and whose orientation is fixed at the wavelength of Bragg reflection, and a method for producing the liquid crystal film.
An object of the present invention is to provide a sensor capable of detecting a mechanical stress corresponding to a wavelength of reflection (preferably a reflection color) according to the wavelength of reflection (preferably a reflection color).
An object of the present invention is to provide an optical element capable of obtaining reflected light having a wavelength corresponding to the stress by applying a mechanical stress.
本発明者らは鋭意検討した結果、下記一般式(1A)又は下記一般式(1B)で表される分子構造を有するセルロース誘導体を含む液晶材料が、サーモトロピックコレステリック液晶性を示し、かつ架橋することで弾性を発現し、ブラッグ反射の波長で配向を固定化して発色させ得ることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、前記課題を解決するための手段には、以下の実施態様が含まれる。
<1> 下記一般式(1A)又は下記一般式(1B)で表される分子構造を有するセルロース誘導体を含み、
モノマー単位あたりの水酸基の平均個数が、0.3個以下であり、
不飽和二重結合を有する基のモノマー単位あたりの置換度が、0.01以上2.0以下である、液晶材料。
As a result of diligent studies by the present inventors, a liquid crystal material containing a cellulose derivative having a molecular structure represented by the following general formula (1A) or the following general formula (1B) exhibits thermotropic cholesteric liquid crystal properties and is crosslinked. By doing so, it was found that the elasticity can be exhibited and the orientation can be fixed at the wavelength of Bragg reflection to develop a color, and the present invention has been completed.
That is, the means for solving the above-mentioned problems includes the following embodiments.
<1> A cellulose derivative having a molecular structure represented by the following general formula (1A) or the following general formula (1B) is contained.
The average number of hydroxyl groups per monomer unit is 0.3 or less.
A liquid crystal material having a degree of substitution per monomer unit of a group having an unsaturated double bond of 0.01 or more and 2.0 or less.
(一般式(1A)中、X11、X12及びX13は、それぞれ独立に、単結合、アルキレン基、−(R14−O)h−、又は、−C(=O)−R15−を表し、R11、R12及びR13は、それぞれ独立に、水素原子、不飽和二重結合を有する基、又は、疎水性基を表し、R14及びR15は、それぞれ独立に、アルキレン基を表し、hは、1以上10以下の整数を表し、n11は、2以上800以下の整数を表す。)
(In the general formula (1A), X 11, X 12 and X 13 each independently represent a single bond, an alkylene group, - (R 14 -O) h -, or, -C (= O) -R 15 - R 11 , R 12 and R 13 each independently represent a hydrogen atom, a group having an unsaturated double bond or a hydrophobic group, and R 14 and R 15 each independently represent an alkylene group. , H represents an integer of 1 or more and 10 or less, and n11 represents an integer of 2 or more and 800 or less.)
(一般式(1B)中、X16及びX17は、それぞれ独立に、単結合、アルキレン基、−(R18−O)i−、又は、−C(=O)−R19−を表し、R16及びR17は、それぞれ独立に、水素原子、不飽和二重結合を有する基、又は、疎水性基を表し、R18及びR19は、それぞれ独立に、アルキレン基であり、L1は、アルキル基であり、iは、1以上10以下の整数を表し、n12は、2以上800以下の整数を表す。)
<2> 前記不飽和二重結合を有する基のモノマー単位あたりの置換度と、前記疎水性基のモノマー単位あたりの置換度との比(前記不飽和二重結合を有する基/前記疎水性基)が、3.0×10−3以上2.0以下である、<1>に記載の液晶材料。
<3> 前記一般式(1A)で表される分子構造が、下記一般式(1A−1)で表される分子構造である、<1>又は<2>に記載の液晶材料。
(In the general formula (1B), X 16 and X 17 each independently represent a single bond, an alkylene group, - (R 18 -O) i -, or, -C (= O) -R 19 - represents, R 16 and R 17 each independently represent a hydrogen atom, a group having an unsaturated double bond, or a hydrophobic group, R 18 and R 19 are independently alkylene groups, and L 1 is , An alkyl group, i represents an integer of 1 or more and 10 or less, and n12 represents an integer of 2 or more and 800 or less.)
<2> The ratio of the degree of substitution of the unsaturated double bond per monomer unit to the degree of substitution of the hydrophobic group per monomer unit (the group having the unsaturated double bond / the hydrophobic group). ) Is 3.0 × 10 -3 or more and 2.0 or less, according to <1>.
<3> The liquid crystal material according to <1> or <2>, wherein the molecular structure represented by the general formula (1A) is a molecular structure represented by the following general formula (1A-1).
(一般式(1A−1)中、R1は、−CH2−CH2−、又は、−CH2−CH(CH3)−を表し、R11、R12及びR13は、それぞれ独立に、水素原子、不飽和二重結合を有する基、又は、疎水性基を表し、m1、t1及びr1は、それぞれ独立に、0以上10以下の整数を表し、n13は、2以上800以下の整数を表す。)
<4> 前記不飽和二重結合を有する基が、下記一般式(1C)で表される基であり、
前記疎水性基が、炭素数1〜18の直鎖若しくは分岐のアルキル基、炭素数3〜18のシクロアルキル基、炭素数6〜18のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基、炭素数2〜18の直鎖若しくは分岐のアシル基、炭素数1〜18の直鎖若しくは分岐のアルコキシ基、−COOR1Aで表されるカルボン酸エステル基、又はハロゲン原子であり、前記R1Aが、炭素数1〜12の直鎖若しくは分岐のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、又は、炭素数6〜12のアリール基である、<1>〜<3>のいずれか1つに記載の液晶材料。
(In the general formula (1A-1), R 1 represents -CH 2- CH 2- or -CH 2- CH (CH 3 )-, and R 11 , R 12 and R 13 are independent of each other. , Hydrogen atom, a group having an unsaturated double bond, or a hydrophobic group, m1, t1 and r1 independently represent an integer of 0 or more and 10 or less, and n13 is an integer of 2 or more and 800 or less. Represents.)
<4> The group having an unsaturated double bond is a group represented by the following general formula (1C).
The hydrophobic group is a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 18 carbon atoms, an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, and a carbon number of carbon atoms. A linear or branched acyl group of 2 to 18, a linear or branched alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, a carboxylic acid ester group represented by −COOR 1A , or a halogen atom, wherein R 1A is a carbon. Described in any one of <1> to <3>, which is a linear or branched alkyl group having the number 1 to 12, a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms. Liquid crystal material.
(一般式(1C)中、R1Cは、水素原子又はメチル基を表し、X18は、単結合、炭素数1〜18の直鎖若しくは分岐のアルキレン基、炭素数3〜18のシクロアルキレン基、炭素数6〜18のアリーレン基、又は、−O−、−NH−、−S−、及び−C(=O)−からなる群より選ばれる1つ若しくは2つ以上を連結した連結基を表し、p1は、1又は2の整数を表す。但し、X18の価数は、p1+1である。**は、上記一般式(1A)中、X11、X12、若しくはX13と結合する部分、又は、セルロース骨格の2位、3位、若しくは6位にある酸素原子と結合する部分を表すか、上記一般式(1B)中、X16若しくはX17と結合する部分、又は、セルロース骨格の3位、若しくは6位にある酸素原子と結合する部分を表す。)
<5> 前記一般式(1C)において、X18が、単結合、又は、−C(=O)−NH−(CH2)2−O−であり、p1が1である、<4>に記載の液晶材料。
<6> 前記疎水性基が、炭素数2〜4の直鎖若しくは分岐のアシル基である、<4>又は<5>に記載の液晶材料。
<7> 前記アシル基が、直鎖若しくは分岐のブチリル基である、<6>に記載の液晶材料。
(In the general formula (1C), R 1C represents a hydrogen atom or a methyl group, X 18 is a single bond, a linear or branched alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, and a cycloalkylene group having 3 to 18 carbon atoms. , An arylene group having 6 to 18 carbon atoms, or a linking group in which one or two or more selected from the group consisting of -O-, -NH-, -S-, and -C (= O)-is linked. Represented, p1 represents an integer of 1 or 2. However, the valence of X 18 is p1 + 1. ** is combined with X 11 , X 12 , or X 13 in the above general formula (1A). A portion, or a portion of the cellulose skeleton that binds to an oxygen atom at the 2-position, 3-position, or 6-position, or a portion that binds to X 16 or X 17 in the above general formula (1B), or a cellulose skeleton. Represents the part that bonds with the oxygen atom at the 3rd or 6th position of.)
<5> In the general formula (1C), X 18 is a single bond or −C (= O) −NH- (CH 2 ) 2- O−, and p1 is 1. The liquid crystal material described.
<6> The liquid crystal material according to <4> or <5>, wherein the hydrophobic group is a linear or branched acyl group having 2 to 4 carbon atoms.
<7> The liquid crystal material according to <6>, wherein the acyl group is a linear or branched butyryl group.
<8> 三次元構造を有し、
下記一般式(2A)又は下記一般式(2B)で表される分子構造を有するセルロース誘導体を含み、
モノマー単位あたりの水酸基の平均個数が、0.3個以下であり、
前記セルロース誘導体が、モノマー単位同士を連結する連結基を有する基を含む、液晶フィルム。
<8> Has a three-dimensional structure
It contains a cellulose derivative having a molecular structure represented by the following general formula (2A) or the following general formula (2B).
The average number of hydroxyl groups per monomer unit is 0.3 or less.
A liquid crystal film in which the cellulose derivative contains a group having a linking group that links monomer units to each other.
(一般式(2A)中、X21、X22及びX23は、それぞれ独立に、単結合、アルキレン基、−(R24−O)j−、又は、−C(=O)−R25−を表し、R21、R22及びR23は、それぞれ独立に、水素原子、前記連結基を有する基、又は、疎水性基であり、R24及びR25は、それぞれ独立に、アルキレン基を表し、jは、1以上10以下の整数を表し、n21は、2以上800以下の整数を表す。)
(In the general formula (2A), X 21, X 22 and X 23 each independently represent a single bond, an alkylene group, - (R 24 -O) j -, or, -C (= O) -R 25 - R 21 , R 22 and R 23 each independently represent a hydrogen atom, a group having the linking group or a hydrophobic group, and R 24 and R 25 each independently represent an alkylene group. , J represents an integer of 1 or more and 10 or less, and n21 represents an integer of 2 or more and 800 or less.)
(一般式(2B)中、X26及びX27は、それぞれ独立に、単結合、アルキレン基、−(R28−O)k−、又は、−C(=O)−R29−を表し、R26及びR27は、それぞれ独立に、水素原子、前記連結基を有する基、又は、疎水性基を表し、R28及びR29は、それぞれ独立に、アルキレン基を表し、L2は、アルキル基を表し、kは、1以上10以下の整数を表し、n22は、2以上800以下の整数を表す。)
<9> 前記疎水性基のモノマー単位あたりの置換度が、1.0以上2.9以下である、<8>に記載の液晶フィルム。
<10> 前記一般式(2A)で表される分子構造が、下記一般式(2A−1)で表される分子構造である、<8>又は<9>に記載の液晶フィルム。
(In the general formula (2B), X 26 and X 27 each independently represent a single bond, an alkylene group, - (R 28 -O) k -, or, -C (= O) -R 29 - represents, R 26 and R 27 each independently represent a hydrogen atom, a group having the linking group, or a hydrophobic group, R 28 and R 29 each independently represent an alkylene group, and L 2 is an alkyl. A group is represented, k represents an integer of 1 or more and 10 or less, and n22 represents an integer of 2 or more and 800 or less.)
<9> The liquid crystal film according to <8>, wherein the degree of substitution of the hydrophobic group per monomer unit is 1.0 or more and 2.9 or less.
<10> The liquid crystal film according to <8> or <9>, wherein the molecular structure represented by the general formula (2A) is a molecular structure represented by the following general formula (2A-1).
(一般式(2A−1)中、R2は、−CH2−CH2−、又は、−CH2−CH(CH3)−を表し、R21、R22及びR23は、それぞれ独立に、水素原子、前記連結基を有する基、又は、疎水性基を表し、m2、t2及びr2は、それぞれ独立に、0以上10以下の整数を表し、n23は、2以上800以下の整数を表す。)
<11> 前記連結基を有する基が、下記一般式(2C)で表される基であり、
前記疎水性基が、炭素数1〜18の直鎖若しくは分岐のアルキル基、炭素数3〜18のシクロアルキル基、炭素数6〜18のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基、炭素数2〜18の直鎖若しくは分岐のアシル基、炭素数1〜18の直鎖若しくは分岐のアルコキシ基、−COOR2Aで表されるカルボン酸エステル基、又はハロゲン原子であり、前記R2Aが、炭素数1〜12の直鎖若しくは分岐のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、又は、炭素数6〜12のアリール基である、<8>〜<10>のいずれか1つに記載の液晶フィルム。
(In the general formula (2A-1), R 2 represents -CH 2- CH 2- or -CH 2- CH (CH 3 )-, and R 21 , R 22 and R 23 are independent of each other. , Hydrogen atom, the group having the linking group, or the hydrophobic group, m2, t2 and r2 independently represent an integer of 0 or more and 10 or less, and n23 represents an integer of 2 or more and 800 or less. .)
<11> The group having the linking group is a group represented by the following general formula (2C).
The hydrophobic group is a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 18 carbon atoms, an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, and a carbon number of carbon atoms. A linear or branched acyl group of 2 to 18, a linear or branched alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, a carboxylic acid ester group represented by −COOR 2A , or a halogen atom, wherein R 2A is a carbon. Described in any one of <8> to <10>, which is a linear or branched alkyl group having the number 1 to 12, a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms. Liquid crystal film.
(一般式(2C)中、R2Cは、水素原子又はメチル基を表し、X28は、単結合、炭素数1〜18の直鎖若しくは分岐のアルキレン基、炭素数3〜18のシクロアルキレン基、炭素数6〜18のアリーレン基、又は、−O−、−NH−、−S−、及び−C(=O)−からなる群より選ばれる1つ若しくは2つ以上を連結した連結基を表し、p2は、1又は2の整数を表す。但し、X28の価数は、p2+1である。*は、モノマー単位同士が連結されたときの結合位置を表す。**は、上記一般式(2A)中、X21、X22、若しくはX23と結合する部分、又は、セルロース骨格の2位、3位、若しくは6位にある酸素原子と結合する部分を表すか、上記一般式(2B)中、X26若しくはX27と結合する部分、又は、セルロース骨格の3位、若しくは6位にある酸素原子と結合する部分を表す。)
<12> 前記一般式(2C)において、X28が、単結合、又は、−C(=O)−NH−(CH2)2−O−であり、p2が1である、<11>に記載の液晶フィルム。
<13> 前記疎水性基が、炭素数2〜4の直鎖若しくは分岐のアシル基である、<11>又は<12>に記載の液晶フィルム。
<14> 前記アシル基が、直鎖若しくは分岐のブチリル基である、<13>に記載の液晶フィルム。
(In the general formula (2C), R 2C represents a hydrogen atom or a methyl group, and X 28 is a single bond, a linear or branched alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, or a cycloalkylene group having 3 to 18 carbon atoms. , An arylene group having 6 to 18 carbon atoms, or a linking group in which one or two or more selected from the group consisting of -O-, -NH-, -S-, and -C (= O)-is linked. Represented, p2 represents an integer of 1 or 2. However, the valence of X 28 is p2 + 1. * Represents the bond position when the monomer units are linked. ** represents the above general formula. In (2A), the portion that binds to X 21 , X 22 , or X 23 , or the portion that binds to an oxygen atom at the 2, 3, or 6 position of the cellulose skeleton is represented, or the above general formula (2B) ), Represents the portion that binds to X 26 or X 27 , or the portion that binds to the oxygen atom at the 3- or 6-position of the cellulose skeleton.)
<12> In the general formula (2C), X 28 is a single bond or -C (= O) -NH- (CH 2 ) 2- O-, and p2 is 1. The liquid crystal film described.
<13> The liquid crystal film according to <11> or <12>, wherein the hydrophobic group is a linear or branched acyl group having 2 to 4 carbon atoms.
<14> The liquid crystal film according to <13>, wherein the acyl group is a linear or branched butyryl group.
<15> <1>〜<7>のいずれか1つに記載の液晶材料を基板上に付与する工程と、
基板上に付与された前記液晶材料に、熱を加える工程又は紫外線を照射する工程と、
を有する、液晶フィルムの製造方法。
<16> <8>〜<14>のいずれか1つに記載の液晶フィルムを備えるセンサー。
<17> 物体の歪みを検出する歪みセンサーである<16>に記載のセンサー。
<18> 生体情報を検出するウェアラブルセンサーである<16>に記載のセンサー。
<19> <8>〜<14>のいずれか1つに記載の液晶フィルムを備える光学素子。
<15> The step of applying the liquid crystal material according to any one of <1> to <7> on the substrate, and
A step of applying heat or a step of irradiating ultraviolet rays to the liquid crystal material applied on the substrate,
A method for producing a liquid crystal film.
<16> A sensor including the liquid crystal film according to any one of <8> to <14>.
<17> The sensor according to <16>, which is a strain sensor that detects distortion of an object.
<18> The sensor according to <16>, which is a wearable sensor that detects biological information.
<19> An optical element including the liquid crystal film according to any one of <8> to <14>.
本発明によれば、セルロース誘導体を含む液晶材料であって、サーモトロピックコレステリック液晶性を示し、また、弾性を有し、ブラッグ反射の波長で配向が固定化された液晶フィルムを製造し得る液晶材料が提供される。
また、本発明によれば、弾性を有し、ブラッグ反射の波長で配向が固定化された液晶フィルム及び液晶フィルムの製造方法が提供される。
また、本発明によれば、反射の波長(好ましくは反射色)によって、その波長(好ましくは反射色)に対応する機械的応力を検出することができるセンサーが提供される。
また、本発明によれば、機械的応力の印加によって、その応力に対応する波長の反射光が得られる光学素子が提供される。
According to the present invention, a liquid crystal material containing a cellulose derivative, which exhibits thermotropic cholesteric liquid crystal properties, has elasticity, and can produce a liquid crystal film whose orientation is fixed at the wavelength of Bragg reflection. Is provided.
Further, according to the present invention, there is provided a liquid crystal film having elasticity and an orientation fixed at a wavelength of Bragg reflection, and a method for producing the liquid crystal film.
Further, according to the present invention, there is provided a sensor capable of detecting a mechanical stress corresponding to a wavelength (preferably a reflection color) according to the wavelength of reflection (preferably a reflection color).
Further, according to the present invention, there is provided an optical element capable of obtaining reflected light having a wavelength corresponding to the stress by applying a mechanical stress.
以下、本発明の実施形態に係る液晶材料について説明する。
本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において、(メタ)アクリロイル基とは、アクリロイル基及びメタクリロイル基の少なくとも一方を意味する。
Hereinafter, the liquid crystal material according to the embodiment of the present invention will be described.
In the present specification, the numerical range represented by using "~" means a range including the numerical values before and after "~" as the lower limit value and the upper limit value.
Further, in the present specification, the (meth) acryloyl group means at least one of an acryloyl group and a methacryloyl group.
〔液晶材料〕
本実施形態の液晶材料は、下記一般式(1A)又は下記一般式(1B)で表される分子構造を有するセルロース誘導体を含む。
上記セルロース誘導体は、疎水性基、及び、不飽和二重結合を有する基を含み、モノマー単位あたりの水酸基の平均個数が、0.3個以下であり、不飽和二重結合を有する基のモノマー単位あたりの置換度(以下、「不飽和二重結合を有する基の置換度」とも称する)が、0.01以上2.0以下である、
ここで、セルロース誘導体の置換度とは、セルロースのモノマー単位(D−グルコピラノース(β−グルコース))が有する3つの水酸基のうち、少なくとも一部の水酸基又は水酸基の一部が、置換基により置換されている程度を示す指標であり、具体的には、上記置換基で置換された平均個数(≦3)を意味する。
本実施形態における「不飽和二重結合を有する基の置換度」とは、セルロース誘導体が一般式(1A)で表される分子構造を有する場合では、一般式(1A)中、R11、R12、及びR13の位置に導入された「不飽和二重結合を有する基」の平均個数とする。また、セルロース誘導体が一般式(1B)で表される分子構造を有する場合では、一般式(1B)中、R14及びR15の位置に導入された「不飽和二重結合を有する基」の平均個数とする。
同様に、疎水性基のモノマー単位あたりの置換度(以下、「疎水性基の置換度」とも称する)とは、セルロース誘導体が一般式(1A)で表される分子構造を有する場合では、一般式(1A)中、R11、R12、及びR13の位置に導入された疎水性基の平均個数とする。また、セルロース誘導体が一般式(1B)で表される分子構造を有する場合では、一般式(1B)中、L1、R14及びR15の位置に導入された疎水性基の平均個数とする。
なお、本実施形態において、不飽和二重結合を有する基であり、かつ疎水性基にも該当する基の場合、かかる基は「不飽和二重結合を有する基」とみなす。
また、一般式(1B)で表される分子構造を有するセルロース誘導体は、キトサンのモノマー単位が有する1つのアミノ基(−NH2)が−NHCO−L1により置換されたキトサン誘導体にも該当する。
[Liquid crystal material]
The liquid crystal material of the present embodiment contains a cellulose derivative having a molecular structure represented by the following general formula (1A) or the following general formula (1B).
The cellulose derivative contains a hydrophobic group and a group having an unsaturated double bond, and the average number of hydroxyl groups per monomer unit is 0.3 or less, and the monomer of the group having an unsaturated double bond. The degree of substitution per unit (hereinafter, also referred to as “the degree of substitution of a group having an unsaturated double bond”) is 0.01 or more and 2.0 or less.
Here, the degree of substitution of the cellulose derivative means that at least a part of the hydroxyl groups or a part of the hydroxyl groups among the three hydroxyl groups of the cellulose monomer unit (D-glucopyranose (β-glucose)) is substituted with a substituent. It is an index showing the degree of being substituted, and specifically, it means the average number (≦ 3) substituted with the above-mentioned substituent.
The "degree of substitution group having an unsaturated double bond" in the present embodiment, in the case of having a molecular structure of cellulose derivative is represented by the general formula (1A) has the general formula (1A), R 11, R 12, and is introduced to the position of R 13 is the average number of "group having an unsaturated double bond". When the cellulose derivative has a molecular structure represented by the general formula (1B), the "group having an unsaturated double bond" introduced at the positions of R 14 and R 15 in the general formula (1B) The average number.
Similarly, the degree of substitution of a hydrophobic group per monomer unit (hereinafter, also referred to as “degree of substitution of a hydrophobic group”) is generally used when the cellulose derivative has a molecular structure represented by the general formula (1A). In formula (1A), it is the average number of hydrophobic groups introduced at the positions of R 11 , R 12 , and R 13 . The cellulose derivative is in the case of having a molecular structure represented by the general formula (1B), to the general formula (1B), and the average number of hydrophobic groups introduced at the position of L 1, R 14 and R 15 ..
In the present embodiment, in the case of a group having an unsaturated double bond and also corresponding to a hydrophobic group, such a group is regarded as a "group having an unsaturated double bond".
The cellulose derivative having a molecular structure represented by the general formula (1B) also corresponds to a chitosan derivative in which one amino group (-NH 2 ) of a chitosan monomer unit is replaced by -NHCO-L 1. ..
本実施形態におけるセルロース誘導体では、モノマー単位あたりの水酸基の平均個数を0.3個以下とし、不飽和二重結合を有する基の置換度を0.01以上2.0以下に制御する。
すなわち、本実施形態におけるセルロース誘導体は、水酸基を実質含まず、セルロース誘導体の架橋によって、不飽和二重結合を有する基が弾性を発現する程度に導入されたセルロース誘導体であると言える。
ここで、セルロース誘導体が水酸基を実質含まないとは、モノマー単位あたりの水酸基の平均個数が0.3個以下であることを意味し、好ましくは0.2個以下、より好ましくは0.1個以下であることを意味する。
本実施形態では、セルロース誘導体が水酸基を実質含まないことで、セルロース誘導体の精製性が向上する。この精製性の向上は、サーモトロピックコレステリック液晶性の発現、及び、架橋後におけるセルロース誘導体の弾性の発現に寄与すると考えられる。また、不飽和二重結合を有する基の置換度を上記範囲に制御することで、架橋後のセルロース誘導体に適度な弾性が付与される。
したがって本実施形態の液晶材料によれば、セルロース誘導体のモノマー間を架橋することによって、適度な弾性を有し、さらにブラッグ反射の波長で配向が固定化された液晶フィルムを製造し得る。
In the cellulose derivative of the present embodiment, the average number of hydroxyl groups per monomer unit is 0.3 or less, and the degree of substitution of the group having an unsaturated double bond is controlled to 0.01 or more and 2.0 or less.
That is, it can be said that the cellulose derivative in the present embodiment is a cellulose derivative that does not substantially contain a hydroxyl group and is introduced to such an extent that a group having an unsaturated double bond exhibits elasticity by cross-linking the cellulose derivative.
Here, the fact that the cellulose derivative does not substantially contain hydroxyl groups means that the average number of hydroxyl groups per monomer unit is 0.3 or less, preferably 0.2 or less, and more preferably 0.1. It means that it is as follows.
In the present embodiment, the purifying property of the cellulose derivative is improved because the cellulose derivative does not substantially contain a hydroxyl group. This improvement in purifying property is considered to contribute to the development of thermotropic cholesteric liquid crystallinity and the development of elasticity of the cellulose derivative after cross-linking. Further, by controlling the degree of substitution of the group having an unsaturated double bond within the above range, appropriate elasticity is imparted to the cellulose derivative after cross-linking.
Therefore, according to the liquid crystal material of the present embodiment, it is possible to produce a liquid crystal film having appropriate elasticity and having a fixed orientation at the wavelength of Bragg reflection by cross-linking between the monomers of the cellulose derivative.
<セルロース誘導体>
セルロース誘導体は、一般式(1A)又は一般式(1B)で表される分子構造を有する。
<Cellulose derivative>
The cellulose derivative has a molecular structure represented by the general formula (1A) or the general formula (1B).
(一般式(1A)で表される分子構造)
一般式(1A)で表される分子構造を以下に示す。一般式(1A)で表される分子構造において、[ ]は、モノマー単位を表す。以下、[ ]を、単に「モノマー単位」とも称する。なお、一般式(1A)以外で表される一般式においても同様である。
(Molecular structure represented by the general formula (1A))
The molecular structure represented by the general formula (1A) is shown below. In the molecular structure represented by the general formula (1A), [] represents a monomer unit. Hereinafter, [] is also simply referred to as a “monomer unit”. The same applies to general formulas other than the general formula (1A).
一般式(1A)において、X11、X12及びX13は、それぞれ独立に、単結合、アルキレン基、−(R14−O)h−、又は、−C(=O)−R15−を表し、R11、R12及びR13は、それぞれ独立に、水素原子、不飽和二重結合を有する基、又は、疎水性基を表し、R14及びR15は、それぞれ独立に、アルキレン基を表し、hは、1以上10以下の整数を表し、n11は、2以上800以下の整数を表す。 In the general formula (1A), X 11, X 12 and X 13 each independently represent a single bond, an alkylene group, - (R 14 -O) h -, or, -C (= O) -R 15 - the Represented, R 11 , R 12 and R 13 each independently represent a hydrogen atom, a group having an unsaturated double bond or a hydrophobic group, and R 14 and R 15 each independently represent an alkylene group. Represented, h represents an integer of 1 or more and 10 or less, and n11 represents an integer of 2 or more and 800 or less.
一般式(1A)において、X11、X12及びX13で表されるアルキレン基としては特に制限されないが、直鎖又は分岐の炭素数1〜18(好ましくは1〜12)のアルキレン基、環状の炭素数3〜18(好ましくは3〜12)のシクロアルキレン基が挙げられる。直鎖又は分岐のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基、n−ブチレン基、イソブチレン基、sec−ブチレン基、tert−ブチレン基、n−ペンチレン基、イソペンチレン基等が挙げられる。環状のアルキレン基としては、例えば、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基等が挙げられる。 In the general formula (1A), the alkylene group represented by X 11 , X 12 and X 13 is not particularly limited, but is a linear or branched alkylene group having 1 to 18 carbon atoms (preferably 1 to 12), cyclic. Cycloalkylene group having 3 to 18 carbon atoms (preferably 3 to 12 carbon atoms) can be mentioned. Examples of the linear or branched alkylene group include a methylene group, an ethylene group, an n-propylene group, an isopropylene group, an n-butylene group, an isobutylene group, a sec-butylene group, a tert-butylene group and an n-pentylene group. Examples include an isopentylene group. Examples of the cyclic alkylene group include a cyclopentylene group and a cyclohexylene group.
一般式(1A)において、X11、X12及びX13で表される−(R14−O)h−は、アルキレンオキシ基(アルキレンエーテル基)又はポリアルキレンオキシ基(ポリアルキレンエーテル基)である。−(R14−O)h−で表される基におけるアルキレン基(−R14−)としては、前述で例示したアルキレン基(X11、X12及びX13で表されるアルキレン基)と同様のものが挙げられる。−(R14−O)h−としては、例えば、エチレンオキシ基、ポリエチレンオキシ基、プロピレンオキシ基、ポリプロピレンオキシ基等が挙げられる。
一般式(1A)において、hとしては、架橋によって適度な弾性を有する液晶フィルムを得る観点から、好ましくは1以上6以下、より好ましくは1以上4以下、さらに好ましくは1以上3以下である。
In the general formula (1A), − (R 14 −O) h − represented by X 11 , X 12 and X 13 is an alkyleneoxy group (alkylene ether group) or a polyalkyleneoxy group (polyalkylene ether group). is there. - (R 14 -O) h - alkylene group in the group represented by (-R 14 -) as is similar to the exemplified alkylene groups in the above (alkylene group represented by X 11, X 12 and X 13) Can be mentioned. -(R 14- O) h- includes, for example, an ethyleneoxy group, a polyethyleneoxy group, a propyleneoxy group, a polypropyleneoxy group and the like.
In the general formula (1A), h is preferably 1 or more and 6 or less, more preferably 1 or more and 4 or less, and further preferably 1 or more and 3 or less, from the viewpoint of obtaining a liquid crystal film having appropriate elasticity by crosslinking.
一般式(1A)において、X11、X12及びX13で表される−C(=O)−R15−で表される基におけるアルキレン基(−R15−)としては、前述で例示したアルキレン基(X11、X12及びX13で表されるアルキレン基)と同様のものが挙げられる。−C(=O)−R15−としては、例えば、−C(=O)−CH2−、−C(=O)−C2H4−、−C(=O)−C3H6−等が挙げられる。 In the general formula (1A), -C represented by X 11, X 12 and X 13 (= O) -R 15 - alkylene group in the group represented by (-R 15 -) as is exemplified in the above Examples of the same group as the alkylene group (alkylene group represented by X 11 , X 12 and X 13 ) can be mentioned. -C (= O) -R 15 - as, for example, -C (= O) -CH 2 -, - C (= O) -C 2 H 4 -, - C (= O) -C 3 H 6 -Etc.
なお、上述のアルキレン基、−(R14−O)h−、及び、−C(=O)−R15−は、置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、炭素数1〜6の直鎖若しくは分岐のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数6〜12のアリール基、ハロゲン原子が挙げられる。なお、置換基が2以上ある場合には、それぞれの置換基は同一であっても異なっていてもよい。 Incidentally, an alkylene group as described above, - (R 14 -O) h -, and, -C (= O) -R 15 - may have a substituent. Examples of the substituent include a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, and a halogen atom. When there are two or more substituents, the respective substituents may be the same or different.
一般式(1A)において、R11、R12及びR13で表される不飽和二重結合を有する基としては特に制限されないが、例えば、後述する一般式(1C)で表される基、ビニル基、アリル基、ビニルオキシ基、イソプロペニル基、1−プロペニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、1,3−ブタジエニル基、2−ペンテニル基、ゲラニル基、オレイル基、シクロアルケニル基(例えば、2−シクロペンテン−1−イル基、2−シクロヘキセン−1−イル基)、ビニルベンジル基、シンナミル基等が挙げられる。 In the general formula (1A), the group having an unsaturated double bond represented by R 11 , R 12 and R 13 is not particularly limited, but for example, a group represented by the general formula (1C) described later, vinyl. Group, allyl group, vinyloxy group, isopropenyl group, 1-propenyl group, 2-butenyl group, 3-butenyl group, 1,3-butadienyl group, 2-pentenyl group, geranyl group, oleyl group, cycloalkenyl group (for example) , 2-Cyclopentene-1-yl group, 2-cyclohexene-1-yl group), vinylbenzyl group, cinnamyl group and the like.
一般式(1A)において、R11、R12及びR13で表される疎水性基としては特に制限されないが、炭素数1〜18の直鎖若しくは分岐のアルキル基、炭素数3〜18のシクロアルキル基、炭素数6〜18のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基、炭素数2〜18の直鎖若しくは分岐のアシル基、炭素数1〜18の直鎖若しくは分岐のアルコキシ基、−COOR1Aで表されるカルボン酸エステル基、又はハロゲン原子が好ましい。上記R1Aとしては、炭素数1〜12の直鎖若しくは分岐のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数6〜12のアリール基が挙げられる。
疎水性基の中でも、セルロース誘導体の合成のし易さの観点から、炭素数2〜18のアシル基(直鎖、分岐のいずれも可。以下同様。)がより好ましく、炭素数2〜8のアシル基がより好ましく、炭素数2〜4のアシル基がさらに好ましく、炭素数4のアシル基(すなわちブチリル基)が特に好ましい。
In the general formula (1A), the hydrophobic group represented by R 11 , R 12 and R 13 is not particularly limited, but is a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms and a cyclo having 3 to 18 carbon atoms. Alkyl groups, aryl groups with 6 to 18 carbon atoms, aralkyl groups with 7 to 20 carbon atoms, linear or branched acyl groups with 2 to 18 carbon atoms, linear or branched alkoxy groups with 1 to 18 carbon atoms,- A carboxylic acid ester group represented by COOR 1A or a halogen atom is preferable. Examples of the R 1A include a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 12 carbon atoms.
Among the hydrophobic groups, an acyl group having 2 to 18 carbon atoms (either linear or branched; the same applies hereinafter) having 2 to 18 carbon atoms is more preferable, and having 2 to 8 carbon atoms is more preferable from the viewpoint of easiness of synthesizing a cellulose derivative. An acyl group is more preferable, an acyl group having 2 to 4 carbon atoms is further preferable, and an acyl group having 4 carbon atoms (that is, a butyryl group) is particularly preferable.
炭素数1〜18の直鎖若しくは分岐のアルキル基は、無置換であっても置換されていてもよい。無置換の炭素数1〜18の直鎖若しくは分岐のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基等が挙げられる。置換されていてもよい炭素数1〜18の直鎖若しくは分岐のアルキル基における置換基としては、前述で例示した置換基と同様のものが挙げられる。
炭素数3〜18のシクロアルキル基は、無置換であっても置換されていてもよい。無置換の炭素数3〜18のシクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、メチルシクロペンチル基、メチルシクロヘキシル基、メチルシクロヘプチル基等が挙げられる。置換されていてもよい炭素数3〜18のシクロアルキル基における置換基としては、前述で例示した置換基と同様のものが挙げられる。
The linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms may be unsubstituted or substituted. Examples of the unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group and the like. Examples of the substituent in the linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms which may be substituted include the same substituents as those exemplified above.
The cycloalkyl group having 3 to 18 carbon atoms may be unsubstituted or substituted. Examples of the unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 18 carbon atoms include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a methylcyclopentyl group, a methylcyclohexyl group, a methylcycloheptyl group and the like. .. Examples of the substituent in the cycloalkyl group having 3 to 18 carbon atoms which may be substituted include the same substituents as those exemplified above.
炭素数6〜18のアリール基は、無置換であっても置換されていてもよい。無置換の炭素数6〜18のアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。置換されていてもよい炭素数6〜18のアリール基における置換基としては、前述の置換基と同様のものが挙げられる。
炭素数7〜20のアラルキル基は、無置換であっても置換されていてもよい。無置換の炭素数7〜20のアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルエテニル基等が挙げられる。置換されていてもよい炭素数7〜20のアラルキル基における置換基としては、前述で例示した置換基と同様のものが挙げられる。
The aryl group having 6 to 18 carbon atoms may be unsubstituted or substituted. Examples of the unsubstituted aryl group having 6 to 18 carbon atoms include a phenyl group and a naphthyl group. Examples of the substituent in the aryl group having 6 to 18 carbon atoms which may be substituted include the same as the above-mentioned substituent.
The aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms may be unsubstituted or substituted. Examples of the unsubstituted aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms include a benzyl group, a phenylethyl group, a phenylethenyl group and the like. Examples of the substituent in the aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms which may be substituted include the same substituents as those exemplified above.
炭素数2〜18の直鎖若しくは分岐のアシル基は、無置換であっても置換されていてもよい。無置換の炭素数2〜18の直鎖若しくは分岐のアシル基としては、例えば、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、ヘキサノイル基、オクタノイル基、ベンゾイル基等が挙げられる。置換されていてもよい炭素数2〜18の直鎖若しくは分岐のアシル基における置換基としては、前述で例示した置換基と同様のものが挙げられる。 The linear or branched acyl group having 2 to 18 carbon atoms may be unsubstituted or substituted. Examples of the unsubstituted linear or branched acyl group having 2 to 18 carbon atoms include an acetyl group, a propionyl group, a butyryl group, an isobutyryl group, a hexanoyl group, an octanoyl group, and a benzoyl group. Examples of the substituent in the linear or branched acyl group having 2 to 18 carbon atoms which may be substituted include the same substituents as those exemplified above.
炭素数1〜18の直鎖若しくは分岐のアルコキシ基は、無置換であっても置換されていてもよい。無置換の炭素数1〜18の直鎖若しくは分岐のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ヘキシルオキシ基、フェノキシ基、ベンジルオキシ基等が挙げられる。置換されていてもよい炭素数1〜18の直鎖若しくは分岐のアルコキシ基における置換基としては、前述で例示した置換基と同様のものが挙げられる。 The linear or branched alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms may be unsubstituted or substituted. Examples of the unsubstituted linear or branched alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, a hexyloxy group, a phenoxy group, and a benzyloxy group. Examples of the substituent in the linear or branched alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms which may be substituted include the same substituents as those exemplified above.
−COOR1Aで表されるカルボン酸エステル基は、無置換であっても置換されていてもよい。無置換のカルボン酸エステル基としては、具体的には、炭素数2〜12の直鎖若しくは分岐のアルキルエステル基(メチルエステル基、エチルエステル基等)、炭素数4〜12のシクロアルキルエステル基(シクロプロピルエステル基、シクロブチルエステル基等)、炭素数7〜12のアリールエステル基(フェニルエステル基等)が挙げられる。
置換されていてもよいカルボン酸エステル基の上記R1A(炭素数1〜12の直鎖若しくは分岐のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、又は、炭素数6〜12のアリール基)における置換基としては、前述で例示した置換基と同様のものが挙げられる。
ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等が挙げられる。
The carboxylic acid ester group represented by −COOR 1A may be unsubstituted or substituted. Specific examples of the unsubstituted carboxylic acid ester group include a linear or branched alkyl ester group having 2 to 12 carbon atoms (methyl ester group, ethyl ester group, etc.) and a cycloalkyl ester group having 4 to 12 carbon atoms. (Cyclopropyl ester group, cyclobutyl ester group, etc.), aryl ester group having 7 to 12 carbon atoms (phenyl ester group, etc.) can be mentioned.
The above-mentioned R 1A of a optionally substituted carboxylic acid ester group (a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms). Examples of the substituent in the above include the same substituents as those exemplified above.
Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and the like.
一般式(1A)において、n11としては、架橋によって適度な弾性を有する液晶フィルムを得る観点から、2以上800以下であり、好ましくは2以上400以下、より好ましくは2以上300以下である。 In the general formula (1A), n11 is 2 or more and 800 or less, preferably 2 or more and 400 or less, and more preferably 2 or more and 300 or less, from the viewpoint of obtaining a liquid crystal film having appropriate elasticity by crosslinking.
一般式(1A)において、R11、R12及びR13で表される不飽和二重結合を有する基の好ましい態様については後述する。 In the general formula (1A), a preferred embodiment of the group having an unsaturated double bond represented by R 11 , R 12 and R 13 will be described later.
(一般式(1B)で表される分子構造)
一般式(1B)で表される分子構造を以下に示す。
(Molecular structure represented by the general formula (1B))
The molecular structure represented by the general formula (1B) is shown below.
一般式(1B)において、X16及びX17は、それぞれ独立に、単結合、アルキレン基、−(R18−O)i−、又は、−C(=O)−R19−を表し、R16及びR17は、それぞれ独立に、水素原子、不飽和二重結合を有する基、又は、疎水性基を表し、R18及びR19は、それぞれ独立に、アルキレン基であり、L1は、アルキル基であり、iは、1以上10以下の整数を表し、n12は、2以上800以下の整数を表す。 In the general formula (1B), X 16 and X 17 each independently represent a single bond, an alkylene group, - (R 18 -O) i- , or, -C (= O) -R 19 - represents, R 16 and R 17 each independently represent a hydrogen atom, a group having an unsaturated double bond, or a hydrophobic group, R 18 and R 19 are independently alkylene groups, and L 1 is It is an alkyl group, i represents an integer of 1 or more and 10 or less, and n12 represents an integer of 2 or more and 800 or less.
一般式(1B)において、X16及びX17で表されるアルキレン基としては、前述の一般式(1A)におけるX11、X12及びX13で表されるアルキレン基と同様のものが挙げられる。
一般式(1B)において、X16及びX17で表される−(R18−O)i−としては、前述の一般式(1A)におけるX11、X12及びX13で表される−(R14−O)h−と同様のものが挙げられる。つまり、R18はR14と同義であり、iはhと同義である。
一般式(1B)において、X16及びX17で表される−C(=O)−R19−としては、前述の一般式(1A)におけるX11、X12及びX13で表される−C(=O)−R15−と同様のものが挙げられる。つまり、R19はR15と同義である。
Examples of the alkylene group represented by X 16 and X 17 in the general formula (1B) include the same alkylene groups represented by X 11 , X 12 and X 13 in the general formula (1A) described above. ..
In the general formula (1B),-(R 18- O) i- represented by X 16 and X 17 is represented by X 11 , X 12 and X 13 in the above-mentioned general formula (1A)-( R 14 − O) The same as h − can be mentioned. That is, R 18 is synonymous with R 14 , and i is synonymous with h.
In the general formula (1B), -C (= O) -R 19 -represented by X 16 and X 17 is represented by X 11 , X 12 and X 13 in the above general formula (1A). C (= O) -R 15 - include the same one. That is, R 19 is synonymous with R 15 .
なお、上述のアルキレン基、−(R18−O)i−、及び、−C(=O)−R19−は、置換基を有していてもよい。置換基としては、前述で例示した置換基と同様のものが挙げられる。 Incidentally, an alkylene group as described above, - (R 18 -O) i -, and, -C (= O) -R 19 - may have a substituent. Examples of the substituent include the same substituents as those exemplified above.
一般式(1B)において、R16及びR17で表される不飽和二重結合を有する基としては、前述の一般式(1A)におけるR11、R12及びR13で表される不飽和二重結合を有する基と同様のものが挙げられる。
一般式(1B)において、R16及びR17で表される疎水性基としては、前述の一般式(1A)におけるR11、R12及びR13で表される疎水性基と同様のものが挙げられる。
すなわち、疎水性基の中でも、セルロース誘導体の合成のし易さの観点から、炭素数2〜18のアシル基(直鎖、分岐のいずれも可。以下同様。)がより好ましく、炭素数2〜8のアシル基がより好ましく、炭素数2〜4のアシル基がさらに好ましく、炭素数4のアシル基(すなわちブチリル基)が特に好ましい。
In the general formula (1B), the group having an unsaturated double bond represented by R 16 and R 17 is an unsaturated double bond represented by R 11 , R 12 and R 13 in the above general formula (1A). Examples include those similar to groups with double bonds.
In the general formula (1B), the hydrophobic groups represented by R 16 and R 17 are the same as the hydrophobic groups represented by R 11 , R 12 and R 13 in the above general formula (1A). Can be mentioned.
That is, among the hydrophobic groups, an acyl group having 2 to 18 carbon atoms (either linear or branched. The same shall apply hereinafter) is more preferable, and 2 to 18 carbon atoms are more preferable, from the viewpoint of easiness of synthesizing the cellulose derivative. An acyl group of 8 is more preferable, an acyl group having 2 to 4 carbon atoms is further preferable, and an acyl group having 4 carbon atoms (that is, a butyryl group) is particularly preferable.
一般式(1B)において、L1で表されるアルキル基としては、特に制限されないが、例えば、前述の一般式(1A)において、R11、R12及びR13で表される疎水性基として例示した炭素数1〜18の直鎖若しくは分岐のアルキル基、炭素数3〜18のシクロアルキル基が挙げられる。中でも、炭素数1〜6の直鎖若しくは分岐のアルキル基が好ましい。 In the general formula (1B), the alkyl group represented by L 1 is not particularly limited, but for example, as the hydrophobic group represented by R 11 , R 12 and R 13 in the above general formula (1A). Examples thereof include a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 18 carbon atoms. Of these, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferable.
一般式(1B)において、n12としては、適度な弾性を有する液晶フィルムを得る観点から、2以上800以下であり、好ましくは2以上400以下、より好ましくは2以上300以下である。 In the general formula (1B), n12 is 2 or more and 800 or less, preferably 2 or more and 400 or less, and more preferably 2 or more and 300 or less, from the viewpoint of obtaining a liquid crystal film having appropriate elasticity.
(一般式(1A−1)で表される分子構造)
本実施形態におけるセルロース誘導体において、一般式(1A)で表される分子構造は、下記一般式(1A−1)で表される分子構造であることが好ましい。
(Molecular structure represented by the general formula (1A-1))
In the cellulose derivative of the present embodiment, the molecular structure represented by the general formula (1A) is preferably the molecular structure represented by the following general formula (1A-1).
一般式(1A−1)において、R1は、−CH2−CH2−、又は、−CH2−CH(CH3)−を表し、R11、R12及びR13は、それぞれ独立に、水素原子、不飽和二重結合を有する基、又は、疎水性基を表し、m1、t1及びr1は、それぞれ独立に、0以上10以下の整数を表し、n13は、2以上800以下の整数を表す。 In the general formula (1A-1), R 1 represents -CH 2- CH 2- or -CH 2- CH (CH 3 )-, and R 11 , R 12 and R 13 are independent of each other. It represents a hydrogen atom, a group having an unsaturated double bond, or a hydrophobic group, m1, t1 and r1 independently represent an integer of 0 or more and 10 or less, and n13 represents an integer of 2 or more and 800 or less. Represent.
一般式(1A−1)において、R11、R12及びR13は、前述の一般式(1A)におけるR11、R12及びR13と同義である。
一般式(1A−1)において、m1、t1及びr1としては、セルロース誘導体の合成のし易さの観点から、それぞれ独立に、好ましくは0以上8以下、より好ましくは0以上5以下、さらに好ましくは0以上3以下が好ましい。
In the general formula (1A-1), R 11, R 12 and R 13 have the same meaning as R 11, R 12 and R 13 in the above general formula (1A).
In the general formula (1A-1), m1, t1 and r1 are independently, preferably 0 or more and 8 or less, more preferably 0 or more and 5 or less, and further preferably 0 or more and 5 or less, respectively, from the viewpoint of ease of synthesizing the cellulose derivative. Is preferably 0 or more and 3 or less.
一般式(1A−1)において、n13は、前述の一般式(1A)におけるn11と同義であり、好ましい範囲も同様である。
すなわち、一般式(1A−1)において、n13としては、架橋によって適度な弾性を有する液晶フィルムを得る観点から、2以上800以下であり、好ましくは2以上400以下、より好ましくは2以上300以下である。
In the general formula (1A-1), n13 has the same meaning as n11 in the above-mentioned general formula (1A), and the preferable range is also the same.
That is, in the general formula (1A-1), n13 is 2 or more and 800 or less, preferably 2 or more and 400 or less, and more preferably 2 or more and 300 or less from the viewpoint of obtaining a liquid crystal film having appropriate elasticity by crosslinking. Is.
一般式(1A−1)において、具体的に、R1が、−CH2−CH(CH3)−で表される場合の分子構造は、以下の一般式(1a)で表される。 In the general formula (1A-1), specifically, the molecular structure when R 1 is represented by −CH 2 −CH (CH 3 ) − is represented by the following general formula (1a).
一般式(1a)において、R11、R12、R13、及びn13は、一般式(1A−1)におけるR11、R12、R13、及びn13と同義である。また、m11、t11、r11は、一般式(1A−1)におけるm1、t1、r1と同義である。 In the general formula (1a), R 11 , R 12 , R 13 and n 13 are synonymous with R 11 , R 12 , R 13 and n 13 in the general formula (1A-1). Further, m11, t11 and r11 are synonymous with m1, t1 and r1 in the general formula (1A-1).
一般式(1A−1)において、具体的に、R1が、−CH2−CH2−で表される場合の分子構造は、以下の一般式(1b)で表される。 In the general formula (1A-1), specifically, the molecular structure when R 1 is represented by −CH 2 −CH 2 − is represented by the following general formula (1b).
一般式(1b)において、R11、R12、R13、及びn13は、一般式(1A−1)におけるR11、R12、R13、及びn13と同義である。また、m12、t12、r12は、一般式(1A−1)におけるm1、t1、r1と同義である。 In the general formula (1b), R 11 , R 12 , R 13 and n 13 are synonymous with R 11 , R 12 , R 13 and n 13 in the general formula (1A-1). Further, m12, t12, and r12 are synonymous with m1, t1, and r1 in the general formula (1A-1).
−不飽和二重結合を有する基−
一般式(1A)において、R11、R12及びR13で表される不飽和二重結合を有する基、又は、一般式(1B)において、R16及びR17で表される不飽和二重結合を有する基としては、架橋によって適度な弾性を有する液晶フィルムを得る観点から、下記一般式(1C)で表される基が好ましい。
-Groups with unsaturated double bonds-
In the general formula (1A), a group having an unsaturated double bond represented by R 11 , R 12 and R 13 , or in the general formula (1B), an unsaturated double represented by R 16 and R 17. As the group having a bond, a group represented by the following general formula (1C) is preferable from the viewpoint of obtaining a liquid crystal film having appropriate elasticity by crosslinking.
一般式(1C)において、R1Cは、水素原子又はメチル基を表し、X18は、単結合、又は、炭素数1〜18の直鎖若しくは分岐のアルキレン基、炭素数3〜18のシクロアルキレン基、炭素数6〜18のアリーレン基、−O−、−NH−、−S−、及び−C(=O)−からなる群より選ばれる1つ若しくは2つ以上を連結した連結基を表し、p1は、1又は2の整数を表す。但し、X18の価数は、p1+1である。
**は、上記一般式(1A)中、X11、X12、若しくはX13と結合する部分、又は、X11、X12、若しくはX13が単結合の場合はセルロース骨格の2位、3位、若しくは6位にある酸素原子と結合する部分を表す。また、**は、上記一般式(1B)中、X16若しくはX17と結合する部分、又は、X16若しくはX17が単結合の場合はセルロース骨格の3位若しくは6位にある酸素原子と結合する部分を表す。
一般式(1C)において、X18で表される炭素数1〜18の直鎖若しくは分岐のアルキレン基、及び、炭素数3〜18のシクロアルキレン基としては、前述の一般式(1A)におけるX11、X12及びX13で表されるアルキレン基と同様のものが挙げられる。
一般式(1C)において、X18で表される炭素数6〜18のアリーレン基としては特に制限はないが、例えばフェニレン基、ナフタレン基が挙げられる。
なお、上述のアルキレン基、直鎖若しくは分岐のアルキレン基、シクロアルキレン基及び、アリーレン基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、前述で例示した置換基と同様のものが挙げられる。
一般式(1C)において、X18で表される−O−、−NH−、−S−、及び−C(=O)−からなる群より選ばれる1つ若しくは2つ以上を連結した連結基としては特に制限はないが、例えば−C(=O)−NH−(CH2)2−O−、−C(=O)−NH−(CH2)2−O−(CH2)2−O−、−C(=O)−NH−C(CH3)−(CH2−O−)2が挙げられる。
一般式(1C)において、X18としては、単結合、又は、−C(=O)−NH−(CH2)2−O−が好ましい。
なお、一般式(1C)で表される基において、R1Cが水素原子又はメチル基であり、X18が単結合であり、p1が1である基は、(メタ)アクリロイル基である。
In the general formula (1C), R 1C represents a hydrogen atom or a methyl group, and X 18 is a single bond or a linear or branched alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, and a cycloalkylene having 3 to 18 carbon atoms. Represents a linking group in which one or more selected from the group consisting of a group, an arylene group having 6 to 18 carbon atoms, -O-, -NH-, -S-, and -C (= O)-is linked. , P1 represent an integer of 1 or 2. However, the valence of X 18 is p1 + 1.
** is in the general formula (1A), X 11, X 12, or a moiety that binds with X 13, or, X 11, X 12, or if X 13 is a single bond the 2-position of the cellulose backbone, 3 Represents the part that bonds with the oxygen atom at the 6th position. In addition, ** is the portion bonded to X 16 or X 17 in the above general formula (1B), or the oxygen atom at the 3rd or 6th position of the cellulose skeleton when X 16 or X 17 is a single bond. Represents the part to be combined.
In the general formula (1C), the linear or branched alkylene group having 1 to 18 carbon atoms represented by X 18 and the cycloalkylene group having 3 to 18 carbon atoms include X in the above general formula (1A). Examples thereof include those similar to the alkylene groups represented by 11 , X 12 and X 13 .
In the general formula (1C), the arylene group having 6 to 18 carbon atoms represented by X 18 is not particularly limited, and examples thereof include a phenylene group and a naphthalene group.
The above-mentioned alkylene group, linear or branched alkylene group, cycloalkylene group and arylene group may have a substituent. Examples of the substituent include the same substituents as those exemplified above.
In formula (1C), -O represented by X 18 -, - NH -, - S-, and -C (= O) - 1 one or two or more linking groups connecting selected from the group consisting of Although there is no particular limitation, for example, -C (= O) -NH- (CH 2 ) 2 -O-, -C (= O) -NH- (CH 2 ) 2- O- (CH 2 ) 2- Examples thereof include O-, -C (= O) -NH-C (CH 3 )-(CH 2- O-) 2 .
In the general formula (1C), as X 18 , a single bond or −C (= O) −NH− (CH 2 ) 2− O− is preferable.
In the group represented by the general formula (1C), the group in which R 1C is a hydrogen atom or a methyl group, X 18 is a single bond, and p1 is 1, is a (meth) acryloyl group.
一般式(1C)において、p1は、1であることが好ましい。
一般式(1C)で表される基の好ましい態様としては、後述する式(1C−1)〜(1C−6)で表される基が挙げられる。なお、一般式(1C)で表される基の具体例については後述する。
In the general formula (1C), p1 is preferably 1.
Preferred embodiments of the group represented by the general formula (1C) include groups represented by the formulas (1C-1) to (1C-6) described later. A specific example of the group represented by the general formula (1C) will be described later.
一般式(1A)で表される分子構造を有するセルロース誘導体の好ましい態様は、一般式(1a)で表される分子構造を有するセルロース誘導体、又は、一般式(1b)で表される分子構造を有するセルロース誘導体である。具体的には、一般式(1a)において、疎水性基(R11、R12又はR13)が、炭素数2〜4のアシル基(特に好ましくはブチリル基)であって、不飽和二重結合を有する基(R11、R12又はR13)が、(メタ)アクリロイル基、又は、−C(=O)−NH−(CH2)2−O−C(=O)−CH=CH2であって、m11、t11及びr11が、それぞれ独立に、0以上3以下の整数であって、n13が、2以上300以下である態様;一般式(1b)において、疎水性基(R11、R12又はR13)が、炭素数2〜4のアシル基(特に好ましくはブチリル基)であって、不飽和二重結合を有する基(R11、R12又はR13)が、(メタ)アクリロイル基、又は、−C(=O)−NH−(CH2)2−O−C(=O)−CH=CH2であって、m12、t12及びr12が、それぞれ独立に、0以上3以下の整数であって、n13が、2以上300以下である態様である。 A preferred embodiment of the cellulose derivative having a molecular structure represented by the general formula (1A) is a cellulose derivative having a molecular structure represented by the general formula (1a) or a molecular structure represented by the general formula (1b). It is a cellulose derivative having. Specifically, in the general formula (1a), the hydrophobic group (R 11 , R 12 or R 13 ) is an acyl group having 2 to 4 carbon atoms (particularly preferably a butyryl group) and is an unsaturated double. The group having a bond (R 11 , R 12 or R 13 ) is a (meth) acryloyl group or -C (= O) -NH- (CH 2 ) 2- OC (= O) -CH = CH. 2 in which m11, t11 and r11 are independently integers of 0 or more and 3 or less and n13 is 2 or more and 300 or less; in the general formula (1b), the hydrophobic group (R 11). , R 12 or R 13 ) is an acyl group having 2 to 4 carbon atoms (particularly preferably a butyryl group), and a group having an unsaturated double bond (R 11 , R 12 or R 13 ) is (meth). ) Acryloyl group or -C (= O) -NH- (CH 2 ) 2 -OC (= O) -CH = CH 2 , and m12, t12 and r12 are independently 0 or more. It is an integer of 3 or less, and n13 is 2 or more and 300 or less.
また、一般式(1B)で表される分子構造を有するセルロース誘導体の好ましい態様は、一般式(1B)において、疎水性基(R16又はR17)が、炭素数2〜4のアシル基(特に好ましくはブチリル基)であって、不飽和二重結合を有する基(R16又はR17)が、(メタ)アクリロイル基、又は、−C(=O)−NH−(CH2)2−O−C(=O)−CH=CH2であって、L1が炭素数1〜6の直鎖若しくは分岐のアルキル基であって(−NHCOL1は疎水性基に相当)、X16及びX17が単結合であって、n12が、2以上300以下である態様である。 A preferred embodiment of the cellulose derivative having a molecular structure represented by the general formula (1B) is that the hydrophobic group (R 16 or R 17 ) is an acyl group having 2 to 4 carbon atoms in the general formula (1B). Particularly preferably, the butyryl group) and the group having an unsaturated double bond (R 16 or R 17 ) is a (meth) acryloyl group or -C (= O) -NH- (CH 2 ) 2- OC (= O) -CH = CH 2 , L 1 is a linear or branched alkyl group with 1 to 6 carbon atoms (-NHCOL 1 corresponds to a hydrophobic group), X 16 and In this embodiment, X 17 is a single bond and n12 is 2 or more and 300 or less.
以下に、一般式(1C)で表される基の一例(不飽和二重結合を有する基の一例)を示す。一般式(1C)で表される基はこれらにより何ら限定されるものではない。なお、下記一般式(1C−1)〜(1C−6)中、**は、結合位置を表す。 An example of a group represented by the general formula (1C) (an example of a group having an unsaturated double bond) is shown below. The group represented by the general formula (1C) is not limited by these. In the following general formulas (1C-1) to (1C-6), ** represents a bonding position.
なお、一般式(1C−5)で表される基は、一般式(1C)で表される基において、X18が下記一般式(1C−7)で表される3価の連結基であり、R1Cが水素原子であり、p1が2である基に該当する。なお、一般式(1C−7)中、***は、上記一般式(1C−5)における(COCH=CH2)のCOに結合する炭素原子と結合する部分を表す。 The group represented by the general formula (1C-5) is a group represented by the general formula (1C), and X 18 is a trivalent linking group represented by the following general formula (1C-7). , R 1C is a hydrogen atom and p1 is 2. In the general formula (1C-7), *** represents a portion of the general formula (1C-5) that is bonded to a carbon atom bonded to CO (COCH = CH 2 ).
上記一般式(1C)で表される基(不飽和二重結合を有する基の一例)の中でも、架橋によって適度な弾性を有する液晶フィルムを得る観点から、一般式(1C−1)、(1C−3)、(1C−5)、(1C−6)で表される基が好ましく、一般式(1C−1)、(1C−3)で表される基がより好ましい。 Among the groups represented by the general formula (1C) (an example of a group having an unsaturated double bond), the general formulas (1C-1) and (1C) from the viewpoint of obtaining a liquid crystal film having appropriate elasticity by crosslinking. -3), the groups represented by (1C-5) and (1C-6) are preferable, and the groups represented by the general formulas (1C-1) and (1C-3) are more preferable.
−モノマー単位あたりの水酸基の平均個数−
本実施形態におけるセルロース誘導体において、モノマー単位あたりの水酸基の平均個数は、セルロース誘導体の精製性を向上させる観点、及び、架橋によって適度な弾性を有する液晶フィルムを得る観点から、0.3個以下であり、好ましくは0.2個以下、より好ましくは0.1個以下である。
-Average number of hydroxyl groups per monomer unit-
In the cellulose derivative of the present embodiment, the average number of hydroxyl groups per monomer unit is 0.3 or less from the viewpoint of improving the purification property of the cellulose derivative and from the viewpoint of obtaining a liquid crystal film having appropriate elasticity by crosslinking. Yes, preferably 0.2 or less, more preferably 0.1 or less.
−不飽和二重結合を有する基の置換度−
セルロース誘導体が有する不飽和二重結合を有する基の置換度は、セルロース誘導体の架橋によって適度な弾性を有する液晶フィルムを得る観点から、0.01以上2.0以下であり、好ましくは0.1以上1.5以下、より好ましくは0.2以上1.0未満である。
-Degree of substitution of groups with unsaturated double bonds-
The degree of substitution of the unsaturated double bond group of the cellulose derivative is 0.01 or more and 2.0 or less, preferably 0.1, from the viewpoint of obtaining a liquid crystal film having appropriate elasticity by cross-linking the cellulose derivative. It is 1.5 or more, more preferably 0.2 or more and less than 1.0.
−不飽和二重結合を有する基の置換度/疎水性基の置換度−
本実施形態におけるセルロース誘導体において、不飽和二重結合を有する基の置換度と、疎水性基の置換度との比(不飽和二重結合を有する基/疎水性基)は、架橋によって適度な弾性を有する液晶フィルムを得る観点から、好ましくは3.0×10−3以上2.0以下、より好ましくは3.0×10−2以上1.0以下、さらに好ましくは7.0×10−2以上0.5以下である。
-Degree of substitution of groups with unsaturated double bonds / degree of substitution of hydrophobic groups-
In the cellulose derivative of the present embodiment, the ratio of the degree of substitution of the group having an unsaturated double bond to the degree of substitution of the hydrophobic group (group having an unsaturated double bond / hydrophobic group) is appropriate by cross-linking. From the viewpoint of obtaining an elastic liquid crystal film, it is preferably 3.0 × 10 -3 or more and 2.0 or less, more preferably 3.0 × 10 -2 or more and 1.0 or less, and further preferably 7.0 × 10 −. It is 2 or more and 0.5 or less.
不飽和二重結合を有する基の置換度及び疎水性基の置換度は、H1−NMRにより、各置換基が有する特徴的なプロトンピークの積分値から算出される。具体的には、本実施形態におけるセルロース誘導体を重クロロホルムに溶解させた溶液について、以下の測定条件でH1−NMRスペクトルを測定し、測定されたH1−NMRスペクトルに基づき、後述する実施例に示すように、不飽和二重結合を有する基に由来するプロトンピーク;疎水性基に由来するプロトンピーク;セルロース骨格由来のプロトンピーク(例えばβ−グルコースモノマー単位にあるプロトンピーク等);セルロース骨格がヒドロキシプロピルセルロース(HPC)の場合、HPC由来のプロトンピーク鎖中のヒドロキシプロピル基が有するメチン基のプロトンピーク;等の積分値に基づき算出される。
なお、モノマー単位あたりの水酸基の平均個数は、上記方法で算出された不飽和二重結合を有する基の置換度及び疎水性基の置換度を、3から減ずることで算出される。
−測定条件−
装置 :BRUKER製:ULTRASHIELD400PLUS(型番)
周波数:400MHz
Substitution degree of and hydrophobic groups of a group having an unsaturated double bond, by H 1 -NMR, is calculated from the integral value of characteristic proton peak with each substituent. Specifically, the solution obtained by dissolving a cellulose derivative in deuterochloroform in this embodiment, the H 1 -NMR spectrum was measured under the following measurement conditions, based on the measured H 1 -NMR spectrum will be described later in Example As shown in, a proton peak derived from a group having an unsaturated double bond; a proton peak derived from a hydrophobic group; a proton peak derived from a cellulose skeleton (for example, a proton peak in a β-glucose monomer unit); a cellulose skeleton. When is hydroxypropyl cellulose (HPC), it is calculated based on an integrated value such as the proton peak of the methine group of the hydroxypropyl group in the proton peak chain derived from HPC.
The average number of hydroxyl groups per monomer unit is calculated by subtracting the degree of substitution of a group having an unsaturated double bond and the degree of substitution of a hydrophobic group calculated by the above method from 3.
-Measurement conditions-
Equipment: Made by BRUKER: ULTRASHIELD400PLUS (model number)
Frequency: 400MHz
(重量平均分子量)
本実施形態におけるセルロース誘導体の重量平均分子量は、架橋によって適度な弾性を有する液晶フィルムを得る観点から、好ましくは2万以上20万以下、より好ましくは5万以上20万以下、さらに好ましくは10万以上20万以下である。
上記セルロース誘導体の重量平均分子量は、ゲルバーミエーションクロマトグラフィー法(GPC)(ポリスチレン標準)により算出される。より詳細には、以下の測定条件で得られた測定結果からポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出される。
−測定条件−
装置 :東ソー社製:HLC−8220GPC(型番)
溶剤 :テトラヒドロフラン
カラム :0021815 TSKgel SuperMultiporeHZ−N(粒子径3μm、内径4.6mm×長さ15cm、東ソー社製)
流速 :0.15mL/分
試料濃度:2.0質量%
注入量 :10μL
検出器 :示差屈折検出器
温度 :40℃
(Weight average molecular weight)
The weight average molecular weight of the cellulose derivative in the present embodiment is preferably 20,000 or more and 200,000 or less, more preferably 50,000 or more and 200,000 or less, and further preferably 100,000, from the viewpoint of obtaining a liquid crystal film having appropriate elasticity by crosslinking. More than 200,000 or less.
The weight average molecular weight of the cellulose derivative is calculated by gel permeation chromatography (GPC) (polystyrene standard). More specifically, it is calculated from the measurement results obtained under the following measurement conditions using a molecular weight calibration curve prepared from a polystyrene standard sample.
-Measurement conditions-
Equipment: Tosoh: HLC-8220GPC (model number)
Solvent: Tetrahydrofuran Column: 0021815 TSKgel SuperMultipore HZ-N (particle diameter 3 μm, inner diameter 4.6 mm × length 15 cm, manufactured by Tosoh Corporation)
Flow velocity: 0.15 mL / min Sample concentration: 2.0% by mass
Injection volume: 10 μL
Detector: Differential refractometer Temperature: 40 ° C
以下に、一般式(1A)で表される分子構造、及び、一般式(1B)で表される分子構造の具体例を示す。なお、一般式(1A)及び一般式(1B)で表される分子構造はこれらにより何ら限定されるものではない。 The molecular structure represented by the general formula (1A) and the specific example of the molecular structure represented by the general formula (1B) are shown below. The molecular structures represented by the general formula (1A) and the general formula (1B) are not limited thereto.
上記式(1−1)〜式(1−8)は、一般式(1A−1)において、−R1−O−が、−CH2−CH(CH3)−であり、m1が2であり、t1が2であり、r1が0である場合の例であるが、上記例以外の具体例としては、m1、t1、及びr1を、それぞれ独立に0以上10以下に置き換えた分子構造が挙げられる。
また、上記式(1−9)〜式(1−13)は、一般式(1A−1)において、−R1−O−が、−CH2−CH2−であり、m1が2であり、t1が2であり、r1が0である場合の例であるが、上記例以外の具体例としては、m1、t1、及びr1を、それぞれ独立に0以上10以下に置き換えた分子構造が挙げられる。
In the above formulas (1-1) to (1-8), in the general formula (1A-1), -R 1- O- is -CH 2- CH (CH 3 )-and m1 is 2. There is an example in which t1 is 2 and r1 is 0, but as a specific example other than the above example, a molecular structure in which m1, t1, and r1 are independently replaced with 0 or more and 10 or less is used. Can be mentioned.
Further, in the above formulas (1-9) to (1-13), in the general formula (1A-1), -R 1- O- is -CH 2- CH 2- and m1 is 2. , T1 is 2 and r1 is 0. Specific examples other than the above example include a molecular structure in which m1, t1, and r1 are independently replaced with 0 or more and 10 or less. Be done.
<セルロース誘導体の含有量>
本実施形態の液晶材料では、液晶材料の全体に占める上記セルロース誘導体の比率が80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、99質量%以上であることがさらに好ましい。
<Cellulose derivative content>
In the liquid crystal material of the present embodiment, the ratio of the cellulose derivative to the whole liquid crystal material is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and further preferably 99% by mass or more. preferable.
<その他の成分>
本実施形態の液晶材料は、本実施形態の効果を奏しない範囲内において、その他の成分を含んでいてもよい。その他の成分としては、例えば、重合開始剤、架橋剤、難燃剤、相溶化剤、酸化防止剤、離型剤(剥離剤)、耐光剤、耐候剤、改質剤、帯電防止剤、加水分解防止剤等が挙げられる。
重合開始剤としては、公知の重合開始剤(例えば熱重合開始剤、光重合開始剤)を用いることができる。
<Other ingredients>
The liquid crystal material of the present embodiment may contain other components as long as the effects of the present embodiment are not exhibited. Other components include, for example, polymerization initiators, cross-linking agents, flame retardants, compatibilizers, antioxidants, mold release agents (release agents), light-resistant agents, weather-resistant agents, modifiers, antistatic agents, and hydrolysis. Inhibitors and the like can be mentioned.
As the polymerization initiator, a known polymerization initiator (for example, a thermal polymerization initiator or a photopolymerization initiator) can be used.
<セルロース誘導体の合成方法>
本実施形態におけるセルロース誘導体は、例えば以下の方法で合成される。
なお、以下では、セルロース誘導体の一例として、一般式(1A)で表される分子構造を有するヒドロキシプロピルセルロース誘導体を合成する方法について説明する。
出発物質としてヒドロキシプロピルセルロース(HPC)を溶媒に溶解してHPC溶液を調製する。
HPC溶液と、不飽和二重結合を有する基を持つ化合物(以下、「重合性化合物」とも称する)及び疎水性基を有する化合物(以下、「疎水性化合物」とも称する)の少なくとも1つを混合する。
次に、この混合溶液中で、HPCと、重合性化合物及び疎水性化合物を反応させ、HPCのモノマー単位にある3つの水酸基の水素原子を、不飽和二重結合を有する基又は疎水性基で置換する(HPCの側鎖(末端)に不飽和二重結合を有する基又は疎水性基を導入する)。なお、HPC溶液と、重合性化合物及び疎水性化合物の一方を混合して、HPCの側鎖に一方を導入した後、他方を混合してHPCの側鎖に他方を導入することが好ましい。これにより、一般式(1a)(一般式(1A)の一例)で表される分子構造を有するHPC誘導体が得られる。
<Method for synthesizing cellulose derivatives>
The cellulose derivative in this embodiment is synthesized, for example, by the following method.
In the following, as an example of the cellulose derivative, a method for synthesizing a hydroxypropyl cellulose derivative having a molecular structure represented by the general formula (1A) will be described.
Hydroxypropyl cellulose (HPC) is dissolved in a solvent as a starting material to prepare an HPC solution.
The HPC solution is mixed with at least one of a compound having an unsaturated double bond (hereinafter, also referred to as “polymerizable compound”) and a compound having a hydrophobic group (hereinafter, also referred to as “hydrophobic compound”). To do.
Next, in this mixed solution, HPC is reacted with a polymerizable compound and a hydrophobic compound, and the hydrogen atoms of the three hydroxyl groups in the monomer unit of HPC are represented by a group having an unsaturated double bond or a hydrophobic group. Substitution (introduce a group having an unsaturated double bond or a hydrophobic group in the side chain (terminal) of HPC). It is preferable to mix the HPC solution with one of the polymerizable compound and the hydrophobic compound to introduce one into the side chain of HPC, and then mix the other to introduce the other into the side chain of HPC. As a result, an HPC derivative having a molecular structure represented by the general formula (1a) (an example of the general formula (1A)) can be obtained.
なお、上記合成において、例えば出発物質としてヒドロキシエチルセルロースを用いれば、一般式(1b)(一般式(1A)の一例)で表される分子構造を有するセルロース誘導体が得られる。
また、上記方法に準じる方法により、一般式(1A)で表される分子構造を有するセルロース誘導体を、例えば以下の方法で得ることができる。
まず、セルロース骨格の2位、3位、6位に結合する酸素原子と水素原子との間に、公知の方法により、アルキレン基、−(R14−O)h−(R14;アルキレン基、h;1以上10以下の整数)、又は、−C(=O)−R15−(R15;アルキレン基)を有する連結基を導入したセルロース誘導体を準備し、これを出発物質とする。次に、このセルロース誘導体(出発物質)の末端にある水素原子を、上記方法に準じる方法により不飽和二重結合を有する基又は疎水性基で置換する。これにより、一般式(1A)で表される分子構造を有するセルロース誘導体が得られる。
また、上記方法に準じる方法により、一般式(1B)で表される分子構造を有するセルロース誘導体を、例えば以下の方法で得ることができる。
まず、キトサン骨格の3位、6位に結合する酸素原子と水素原子との間に、公知の方法により、アルキレン基、−(R18−O)i−(R18;アルキレン基、i;1以上10以下の整数)、又は、−C(=O)−R19−(R19;アルキレン基)を有する連結基を導入したセルロース誘導体(キトサン誘導体)を準備し、これを出発物質とする。次に、このセルロース誘導体の末端にある水素原子を、上記方法に準じる方法により不飽和二重結合を有する基又は疎水性基で置換し、かつキトサン骨格の2位にある−NH2を−NHCO−L1(L1;アルキル基)で置換する。これにより、一般式(1B)で表される分子構造を有するセルロース誘導体が得られる。
If hydroxyethyl cellulose is used as a starting material in the above synthesis, a cellulose derivative having a molecular structure represented by the general formula (1b) (an example of the general formula (1A)) can be obtained.
Further, a cellulose derivative having a molecular structure represented by the general formula (1A) can be obtained, for example, by the following method by a method according to the above method.
First, an alkylene group,-(R 14- O) h- (R 14 ; alkylene group,) is used between the oxygen atom and the hydrogen atom bonded to the 2-position, 3-position, and 6-position of the cellulose skeleton by a known method. h; 1 to 10 integer), or, -C (= O) -R 15 - (R 15; prepare cellulose derivatives obtained by introducing a linking group having an alkylene group), which is the starting material. Next, the hydrogen atom at the end of this cellulose derivative (starting material) is replaced with a group having an unsaturated double bond or a hydrophobic group by a method according to the above method. As a result, a cellulose derivative having a molecular structure represented by the general formula (1A) can be obtained.
Further, a cellulose derivative having a molecular structure represented by the general formula (1B) can be obtained, for example, by the following method by a method according to the above method.
First, an alkylene group,-(R 18- O) i- (R 18 ; alkylene group, i; 1) is used between the oxygen atom and the hydrogen atom bonded to the 3- and 6-positions of the chitosan skeleton by a known method. to 10 integer), or, -C (= O) -R 19 - (R 19; prepare cellulose derivatives obtained by introducing a linking group having an alkylene group) (chitosan derivative), which is the starting material. Next, the hydrogen atom at the end of this cellulose derivative is replaced with a group having an unsaturated double bond or a hydrophobic group by a method similar to the above method, and -NH 2 at the 2-position of the chitosan skeleton is replaced with -NHCO. Substitute with −L 1 (L 1 ; alkyl group). As a result, a cellulose derivative having a molecular structure represented by the general formula (1B) can be obtained.
出発物質(例えばHPC)としては、調製したものを用いても、市販のものを用いてもよい。
溶媒としては、出発物質を溶解できるものであれば特に制限されない。溶媒としては、例えばアセトン等のケトン類;メトキシプロパノール、エトキシエタノール、プロパノールなどのアルコール類;テトラヒドロフラン;等を挙げることができる。
不飽和二重結合を有する基を持つ化合物(重合性化合物)としては、前述の不飽和二重結合を有する基を有し、その不飽和二重結合を有する基を上記一般式(1A)におけるR11、R12若しくはR13、又は、上記一般式(1B)におけるR16若しくはR17に導入できるものであれば特に制限されないが、中でも、ハロゲン化(メタ)アクリロイル(例えば、塩化(メタ)アクリロイル、臭化(メタ)アクリロイル等);イソシアナート(メタ)アクリレート類(例えば、昭和電工社製のカレンズMOI(2−イソシアナトエチルメタクリレート)、カレンズAOI(2−イソシアナトエチルアクリラート)、カレンズBEI(1,1-ビスアクリロイルオキシメチル(エチルイソシアナート))、カレンズMOI−EG等);が好ましい。
疎水性基を有する化合物(疎水性化合物)としては、前述の疎水性基を有し、その疎水性基を上記一般式(1A)におけるR11、R12若しくはR13、又は、上記一般式(1B)におけるL1、R16若しくはR17に導入できるものであれば特に制限されないが、中でも、ハロゲン化アシル(例えば、塩化アシル(アセチルクロリド、プロピオニルクロリド、ブチリルクロリド、ペンタノイルクロリド等)、臭化アシル(アセチルブロミド、プロピオニルブロミド、ブチリルブロミド、ペンタノイルブロミド等);が好ましい。
なお、具体的なセルロース誘導体の合成方法の一例については、後述する実施例の項にて説明する。
As the starting material (for example, HPC), a prepared substance or a commercially available substance may be used.
The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the starting material. Examples of the solvent include ketones such as acetone; alcohols such as methoxypropanol, ethoxyethanol and propanol; tetrahydrofuran; and the like.
As the compound having an unsaturated double bond (polymerizable compound), the group having the above-mentioned unsaturated double bond and having the unsaturated double bond is referred to in the above general formula (1A). It is not particularly limited as long as it can be introduced into R 11 , R 12 or R 13 , or R 16 or R 17 in the above general formula (1B), but among them, halogenated (meth) acryloyl (for example, chloride (meth)). Acryloyl, bromide (meth) acryloyl, etc.); Isocyanate (meth) acrylates (for example, Karens MOI (2-isocyanatoethyl methacrylate), Karens AOI (2-isocyanatoethyl acryloyl), Karens manufactured by Showa Denko Co., Ltd.) BEI (1,1-bisacryloyloxymethyl (ethylisocyanate)), Karenz MOI-EG, etc.); is preferable.
The compound having a hydrophobic group (hydrophobic compound) has the above-mentioned hydrophobic group, and the hydrophobic group is R 11 , R 12 or R 13 in the above general formula (1A), or the above general formula (1A). It is not particularly limited as long as it can be introduced into L 1 , R 16 or R 17 in 1B), but among them, acyl halides (for example, acyl chloride (for example, acetyl chloride, propionyl chloride, butyryl chloride, pentanoyl chloride, etc.), etc.), Acyl bromide (acetyl bromide, propionyl bromide, butyryl bromide, pentanoyl bromide, etc.); is preferred.
An example of a specific method for synthesizing a cellulose derivative will be described in the section of Examples described later.
〔液晶フィルム〕
本実施形態の液晶フィルムは、三次元構造を有し、一般式(2A)又は一般式(2B)で表される分子構造を有するセルロース誘導体を含み、モノマー単位あたりの水酸基の平均個数が、0.3個以下であり、セルロース誘導体が、モノマー単位同士を連結する連結基を有する基を含む。
本実施形態において、三次元構造(つまり架橋構造)を有するセルロース誘導体は、前述の一般式(1A)又は一般式(1B)で表される分子構造を有するセルロース誘導体のモノマー単位同士を架橋することにより得られる。一般式(1A)又は一般式(1B)で表される分子構造は、前述の通り、水酸基の平均個数及び不飽和二重結合を有する基の置換度が特定の範囲に制御されたセルロース誘導体である。
したがって、本実施形態における三次元構造を有するセルロース誘導体は、上記不飽和二重結合が開裂することで生じた連結基によって、モノマー単位同士が適度に連結(架橋)されて得られたもの、すなわち、セルロース誘導体のポリマーが架橋されて得られたものであり、また、水酸基を実質含まない。
ここで、セルロース誘導体が水酸基を実質含まないとは、モノマー単位あたりの水酸基の平均個数が0.3個以下であることを意味し、好ましくは0.2個以下、より好ましくは0.1個以下であることを意味する。
本実施形態では、上記三次元構造が、液晶フィルムの弾性の発現に寄与していると考えられる。また、三次元構造を有する上記セルロース誘導体は、水酸基を実質含まないことで、精製性が向上する。この精製性の向上は、液晶フィルムのコレステリック液晶性の発現、及び、弾性の発現に寄与すると考えられる。
したがって本実施形態の液晶フィルムによれば、弾性を有し、さらにブラッグ反射の波長で配向が固定化される。さらに、機械的応力の印加によって、その応力に対応する波長の反射光が得られる。
[Liquid crystal film]
The liquid crystal film of the present embodiment contains a cellulose derivative having a three-dimensional structure and a molecular structure represented by the general formula (2A) or the general formula (2B), and the average number of hydroxyl groups per monomer unit is 0. .3 or less, and the cellulose derivative contains a group having a linking group that links the monomer units to each other.
In the present embodiment, the cellulose derivative having a three-dimensional structure (that is, a crosslinked structure) crosslinks the monomer units of the cellulose derivative having a molecular structure represented by the above-mentioned general formula (1A) or general formula (1B). Obtained by As described above, the molecular structure represented by the general formula (1A) or the general formula (1B) is a cellulose derivative in which the average number of hydroxyl groups and the degree of substitution of a group having an unsaturated double bond are controlled within a specific range. is there.
Therefore, the cellulose derivative having a three-dimensional structure in the present embodiment is obtained by appropriately linking (crosslinking) the monomer units with each other by the linking group generated by the cleavage of the unsaturated double bond, that is, , It is obtained by cross-linking a polymer of a cellulose derivative, and does not substantially contain a hydroxyl group.
Here, the fact that the cellulose derivative does not substantially contain hydroxyl groups means that the average number of hydroxyl groups per monomer unit is 0.3 or less, preferably 0.2 or less, and more preferably 0.1. It means that it is as follows.
In the present embodiment, it is considered that the three-dimensional structure contributes to the development of elasticity of the liquid crystal film. Further, the cellulose derivative having a three-dimensional structure does not substantially contain a hydroxyl group, so that the purification property is improved. It is considered that this improvement in purifying property contributes to the development of cholesteric liquid crystal property and the development of elasticity of the liquid crystal film.
Therefore, according to the liquid crystal film of the present embodiment, it has elasticity and the orientation is fixed at the wavelength of Bragg reflection. Further, by applying a mechanical stress, reflected light having a wavelength corresponding to the stress can be obtained.
ここで、三次元構造の形成(架橋構造)は、架橋前後の液晶フィルムを溶媒に溶解することで確認することができる。
具体的には、架橋後の液晶フィルムは三次元構造が形成されているため、溶媒(例えばアセトン)に溶解しないが、三次元構造が形成されていない架橋前の液晶フィルム(つまり液晶材料)は溶媒に溶解する。このように溶媒に対する溶解性の有無を比較することにより、三次元構造の形成を確認することができる。
また、本実施形態の液晶フィルムは、架橋剤を用いなくても三次元構造が形成されるため、比較的簡易な方法で製造することができる。なお、架橋剤を用いてモノマー単位同士を架橋させてもよい。
また、本実施形態の液晶フィルムは、モノマー単位同士が架橋されている構造(三次元構造)を有するが、これはモノマー単位内での架橋を排除するものではない。
Here, the formation of the three-dimensional structure (crosslinked structure) can be confirmed by dissolving the liquid crystal film before and after the crosslinked in a solvent.
Specifically, since the liquid crystal film after cross-linking has a three-dimensional structure, it does not dissolve in a solvent (for example, acetone), but the liquid crystal film before cross-linking (that is, a liquid crystal material) without a three-dimensional structure is formed. Dissolves in solvent. By comparing the presence or absence of solubility in the solvent in this way, the formation of the three-dimensional structure can be confirmed.
Further, since the liquid crystal film of the present embodiment has a three-dimensional structure without using a cross-linking agent, it can be produced by a relatively simple method. The monomer units may be crosslinked with each other using a crosslinking agent.
Further, the liquid crystal film of the present embodiment has a structure in which the monomer units are crosslinked (three-dimensional structure), but this does not exclude the crosslinking in the monomer unit.
<セルロース誘導体>
本実施形態におけるセルロース誘導体(以下、「三次元構造を有するセルロース誘導体」とも称する)は、一般式(2A)又は一般式(2B)で表される分子構造を有する。
<Cellulose derivative>
The cellulose derivative in the present embodiment (hereinafter, also referred to as “cellulose derivative having a three-dimensional structure”) has a molecular structure represented by the general formula (2A) or the general formula (2B).
(一般式(2A)で表される分子構造)
一般式(2A)で表される分子構造を以下に示す。
(Molecular structure represented by the general formula (2A))
The molecular structure represented by the general formula (2A) is shown below.
一般式(2A)中、X21、X22及びX23は、それぞれ独立に、単結合、アルキレン基、−(R24−O)j−、又は、−C(=O)−R25−を表し、R21、R22及びR23は、それぞれ独立に、水素原子、前記連結基を有する基、又は、疎水性基であり、R24及びR25は、それぞれ独立に、アルキレン基を表し、jは、1以上10以下の整数を表し、n21は、2以上800以下の整数を表す。 In the general formula (2A), X 21, X 22 and X 23 each independently represent a single bond, an alkylene group, - (R 24 -O) j -, or, -C (= O) -R 25 - the R 21 , R 22 and R 23 each independently represent a hydrogen atom, a group having the linking group, or a hydrophobic group, and R 24 and R 25 each independently represent an alkylene group. j represents an integer of 1 or more and 10 or less, and n21 represents an integer of 2 or more and 800 or less.
一般式(2A)において、X21、X22及びX23で表されるアルキレン基としては、前述の一般式(1A)におけるX11、X12及びX13で表されるアルキレン基と同様のものが挙げられる。 In the general formula (2A), the alkylene groups represented by X 21 , X 22 and X 23 are the same as the alkylene groups represented by X 11 , X 12 and X 13 in the above general formula (1A). Can be mentioned.
一般式(2A)において、X21、X22及びX23で表される−(R24−O)j−、及び、−C(=O)−R25−としては、前述の一般式(1A)における−(R14−O)h−、及び、−C(=O)−R15−と同様のものが挙げられる。なお、−(R24−O)j−は、アルキレンオキシ基(アルキレンエーテル基)又はポリアルキレンオキシ基(ポリアルキレンエーテル基)である。 In the general formula (2A),-(R 24- O) j- and -C (= O) -R 25 -represented by X 21 , X 22 and X 23 are the above-mentioned general formula (1A). in) - (R 14 -O) h -, and, -C (= O) -R 15 - include the same one. Incidentally, - (R 24 -O) j - is an alkylene group (alkylene ether group) or a polyalkyleneoxy group (polyalkylene ether group).
一般式(2A)において、R21、R22及びR23で表される、モノマー単位同士を連結する連結基を有する基(以下、単に「連結基を有する基」とも称する)としては特に制限されないが、例えば、一般式(1A)におけるR11、R12及びR13で表される不飽和二重結合を有する基が開裂することで生じる連結基が挙げられる。 In the general formula (2A), the group represented by R 21 , R 22 and R 23 and having a linking group for linking the monomer units (hereinafter, also simply referred to as “group having a linking group”) is not particularly limited. However, for example, a linking group formed by cleavage of a group having an unsaturated double bond represented by R 11 , R 12 and R 13 in the general formula (1A) can be mentioned.
一般式(2A)において、R21、R22及びR23で表される疎水性基としては、前述の一般式(1A)におけるR11、R12及びR13で表される疎水性基と同様のものが挙げられる。
すなわち、疎水性基の中でも、セルロース誘導体の合成のし易さの観点から、炭素数2〜18のアシル基(直鎖、分岐のいずれも可。以下同様。)がより好ましく、炭素数2〜8のアシル基がより好ましく、炭素数2〜4のアシル基がさらに好ましく、炭素数4のアシル基(すなわちブチリル基)が特に好ましい。
In the general formula (2A), the hydrophobic groups represented by R 21 , R 22 and R 23 are the same as the hydrophobic groups represented by R 11 , R 12 and R 13 in the general formula (1A) described above. Can be mentioned.
That is, among the hydrophobic groups, an acyl group having 2 to 18 carbon atoms (either linear or branched. The same shall apply hereinafter) is more preferable, and 2 to 18 carbon atoms are more preferable, from the viewpoint of easiness of synthesizing the cellulose derivative. An acyl group of 8 is more preferable, an acyl group having 2 to 4 carbon atoms is further preferable, and an acyl group having 4 carbon atoms (that is, a butyryl group) is particularly preferable.
一般式(2A)において、n21としては、適度な弾性を有する観点から、2以上800以下であり、好ましくは2以上400以下、より好ましくは2以上300以下である。 In the general formula (2A), n21 is 2 or more and 800 or less, preferably 2 or more and 400 or less, and more preferably 2 or more and 300 or less from the viewpoint of having appropriate elasticity.
一般式(2A)において、R21、R22及びR23で表される連結基を有する基の好ましい態様については後述する。 In the general formula (2A), a preferred embodiment of the group having a linking group represented by R 21 , R 22 and R 23 will be described later.
(一般式(2B)で表される分子構造)
一般式(2B)で表される分子構造を以下に示す。
(Molecular structure represented by the general formula (2B))
The molecular structure represented by the general formula (2B) is shown below.
一般式(2B)中、X26及びX27は、それぞれ独立に、単結合、アルキレン基、−(R28−O)k−、又は、−C(=O)−R29−を表し、R26及びR27は、それぞれ独立に、水素原子、前記連結基を有する基、又は、疎水性基を表し、R28及びR29は、それぞれ独立に、アルキレン基を表し、L2は、アルキル基を表し、kは、1以上10以下の整数を表し、n22は、2以上800以下の整数を表す。 In the general formula (2B), X 26 and X 27 each independently represent a single bond, an alkylene group, - (R 28 -O) k -, or, -C (= O) -R 29 - represents, R 26 and R 27 each independently represent a hydrogen atom, a group having the linking group, or a hydrophobic group, R 28 and R 29 each independently represent an alkylene group, and L 2 is an alkyl group. , K represents an integer of 1 or more and 10 or less, and n22 represents an integer of 2 or more and 800 or less.
一般式(2B)において、X26及びX27で表されるアルキレン基としては、前述の一般式(1A)におけるX11、X12及びX13で表されるアルキレン基と同様のものが挙げられる。 In the general formula (2B), examples of the alkylene group represented by X 26 and X 27 include the same alkylene groups represented by X 11 , X 12 and X 13 in the general formula (1A) described above. ..
一般式(2B)において、X26及びX27で表される−(R28−O)k−、及び、−C(=O)−R29−としては、前述の一般式(1A)における−(R14−O)h−、及び、−C(=O)−R15−と同様のものが挙げられる。 In the general formula (2B), represented by X 26 and X 27 - (R 28 -O) k -, and, -C (= O) -R 29 - as is in the above general formula (1A) - (R 14 -O) h -, and, -C (= O) -R 15 - include the same one.
一般式(2B)において、R26及びR27で表される、連結基を有する基としては特に制限されないが、例えば、一般式(1A)におけるR11、R12及びR13で表される不飽和二重結合を有する基が開裂することで生じる連結基が挙げられる。 In the general formula (2B), the group having a linking group represented by R 26 and R 27 is not particularly limited, but for example, the non-group represented by R 11 , R 12 and R 13 in the general formula (1A). Examples thereof include linking groups formed by cleavage of a group having a saturated double bond.
一般式(2B)において、R26及びR27で表される疎水性基としては、前述の一般式(1A)におけるR11、R12及びR13で表される疎水性基と同様のものが挙げられる。
すなわち、疎水性基の中でも、セルロース誘導体の合成のし易さの観点から、炭素数2〜18のアシル基(直鎖、分岐のいずれも可。以下同様。)がより好ましく、炭素数2〜8のアシル基がより好ましく、炭素数2〜4のアシル基がさらに好ましく、炭素数4のアシル基(すなわちブチリル基)が特に好ましい。
In the general formula (2B), the hydrophobic groups represented by R 26 and R 27 are the same as the hydrophobic groups represented by R 11 , R 12 and R 13 in the above general formula (1A). Can be mentioned.
That is, among the hydrophobic groups, an acyl group having 2 to 18 carbon atoms (either linear or branched. The same shall apply hereinafter) is more preferable, and 2 to 18 carbon atoms are more preferable, from the viewpoint of easiness of synthesizing the cellulose derivative. An acyl group of 8 is more preferable, an acyl group having 2 to 4 carbon atoms is further preferable, and an acyl group having 4 carbon atoms (that is, a butyryl group) is particularly preferable.
一般式(2B)において、L2で表されるアルキル基としては、前述の一般式(1A)におけるL1で表されるアルキル基と同様のものが挙げられる。すなわち、L2で表されるアルキル基としては、炭素数1〜6の直鎖若しくは分岐のアルキル基が好ましい。 In the general formula (2B), the alkyl group represented by L 2, the same one as the alkyl group represented by L 1 in the above general formula (1A). That is, as the alkyl group represented by L 2 , a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferable.
一般式(2B)において、n22としては、適度な弾性を有する観点から、2以上800以下であり、好ましくは2以上400以下、より好ましくは2以上300以下である。 In the general formula (2B), n22 is 2 or more and 800 or less, preferably 2 or more and 400 or less, and more preferably 2 or more and 300 or less from the viewpoint of having appropriate elasticity.
一般式(2B)において、R26及びR27で表される連結基を有する基の好ましい態様については後述する。 In the general formula (2B), a preferred embodiment of the group having a linking group represented by R 26 and R 27 will be described later.
(モノマー単位を連結する連結基を有する基)
一般式(2A)又は一般式(2B)で表される連結基を有する基としては、適度な弾性を有する観点から、下記一般式(2C)で表される基が好ましい。
(Group having a linking group for linking monomer units)
As the group having a linking group represented by the general formula (2A) or the general formula (2B), a group represented by the following general formula (2C) is preferable from the viewpoint of having appropriate elasticity.
一般式(2C)中、R2Cは、水素原子又はメチル基を表し、X28は、単結合、又は、炭素数1〜18の直鎖若しくは分岐のアルキレン基、炭素数3〜18のシクロアルキレン基、炭素数6〜18のアリーレン基、−O−、−NH−、−S−、及び−C(=O)−からなる群より選ばれる1つ若しくは2つ以上を連結した連結基を表し、p2は、1又は2の整数を表す。
*は、モノマー単位同士が連結されたときの結合位置を表す。**は、上記一般式(2A)中、X21、X22、若しくはX23と結合する部分、又は、X21、X22、若しくはX23が単結合の場合はセルロース骨格の2位、3位、若しくは6位にある酸素原子と結合する部分を表す。また、**は、上記一般式(2B)中、X26若しくはX27と結合する部分、又は、X26若しくはX27が単結合の場合はセルロース骨格の3位若しくは6位にある酸素原子と結合する部分を表す。
In the general formula (2C), R 2C represents a hydrogen atom or a methyl group, and X 28 is a single bond or a linear or branched alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, and a cycloalkylene having 3 to 18 carbon atoms. Represents a linking group in which one or more selected from the group consisting of a group, an arylene group having 6 to 18 carbon atoms, -O-, -NH-, -S-, and -C (= O)-is linked. , P2 represent an integer of 1 or 2.
* Represents the bond position when the monomer units are connected to each other. ** is in the general formula (2A), X 21, X 22, or a moiety that binds with X 23, or, X 21, X 22, or if X 23 is a single bond the 2-position of the cellulose backbone, 3 Represents the part that bonds with the oxygen atom at the 6th position. In addition, ** is the portion bonded to X 26 or X 27 in the above general formula (2B), or the oxygen atom at the 3rd or 6th position of the cellulose skeleton when X 26 or X 27 is a single bond. Represents the part to be combined.
一般式(2C)において、X28で表される炭素数1〜18の直鎖若しくは分岐のアルキレン基、及び、炭素数3〜18のシクロアルキレン基としては、前述の一般式(1A)におけるX11、X12及びX13で表されるアルキレン基と同様のものが挙げられる。
一般式(2C)において、X28で表される炭素数6〜18のアリーレン基としては特に制限はないが、例えばフェニレン基、ナフタレン基が挙げられる。
一般式(2C)において、X28で表される−O−、−NH−、−S−、及び−C(=O)−からなる群より選ばれる1つ若しくは2つ以上を連結した連結基としては特に制限はないが、例えば−C(=O)−NH−(CH2)2−O−、−C(=O)−NH−(CH2)2−O−(CH2)2−O−、−C(=O)−NH−C(CH3)−(CH2−O−)2が挙げられる。
一般式(2C)において、X28としては、単結合、又は、−C(=O)−NH−(CH2)2−O−が好ましい。
なお、一般式(2C)で表される基において、R2Cが水素原子又はメチル基であり、X18が単結合であり、p2が1である基は、(メタ)アクリロイル基が開裂することで生じる連結基である。
In the general formula (2C), the linear or branched alkylene group having 1 to 18 carbon atoms represented by X 28 and the cycloalkylene group having 3 to 18 carbon atoms include X in the above general formula (1A). Examples thereof include those similar to the alkylene groups represented by 11 , X 12 and X 13 .
In the general formula (2C), the arylene group having 6 to 18 carbon atoms represented by X 28 is not particularly limited, and examples thereof include a phenylene group and a naphthalene group.
In the general formula (2C), one or two or more linking groups selected from the group consisting of -O-, -NH-, -S-, and -C (= O) -represented by X 28 are linked. Although there is no particular limitation, for example, -C (= O) -NH- (CH 2 ) 2 -O-, -C (= O) -NH- (CH 2 ) 2- O- (CH 2 ) 2- Examples thereof include O-, -C (= O) -NH-C (CH 3 )-(CH 2- O-) 2 .
In the general formula (2C), as X 28 , a single bond or -C (= O) -NH- (CH 2 ) 2- O- is preferable.
In the group represented by the general formula (2C), the (meth) acryloyl group is cleaved in the group in which R 2C is a hydrogen atom or a methyl group, X 18 is a single bond, and p2 is 1. It is a linking group that occurs in.
一般式(2C)において、p2は、1であることが好ましい。
一般式(2C)で表される基の好ましい態様としては、適度な弾性を有する観点から、後述する一般式(2C−1)〜一般式(2C−6)が挙げられる。なお、一般式(2C)で表される基の具体例については後述する。
In the general formula (2C), p2 is preferably 1.
Preferred embodiments of the group represented by the general formula (2C) include general formulas (2C-1) to (2C-6), which will be described later, from the viewpoint of having appropriate elasticity. A specific example of the group represented by the general formula (2C) will be described later.
一般式(2A)又は一般式(2B)で表される分子構造を有するセルロース誘導体の好ましい態様は、一般式(2A)において、疎水性基(R21、R22又はR23)が、炭素数2〜4のアシル基(特に好ましくはブチリル基)であって、連結基を有する基(R21、R22又はR23)が、一般式(2C)で表される基(好ましくは一般式(2C)中、X28が、単結合、又は、−C(=O)−NH−(CH2)2−O−である基)であって、n21が、2以上300以下である態様;一般式(2B)において、疎水性基(R26又はR27)が、炭素数2〜4のアシル基(特に好ましくはブチリル基)であって、連結基を有する基(R26又はR27)が、一般式(2C)で表される基(好ましくは一般式(2C)中、X28が、単結合、又は、−C(=O)−NH−(CH2)2−O−である基)であって、L2が炭素数1〜3のアルキル基であって、n23が、2以上300以下である態様である。 A preferred embodiment of the cellulose derivative having a molecular structure represented by the general formula (2A) or the general formula (2B) is that the hydrophobic group (R 21 , R 22 or R 23 ) has the number of carbon atoms in the general formula (2A). A group of 2 to 4 acyl groups (particularly preferably a butyryl group) having a linking group (R 21 , R 22 or R 23 ) represented by the general formula (2C) (preferably a general formula (preferably a general formula (2C)). In 2C), X 28 is a single bond or a group having -C (= O) -NH- (CH 2 ) 2- O-), and n21 is 2 or more and 300 or less; general. In formula (2B), the hydrophobic group (R 26 or R 27 ) is an acyl group having 2 to 4 carbon atoms (particularly preferably a butyryl group), and the group having a linking group (R 26 or R 27 ) is , A group represented by the general formula (2C) (preferably, in the general formula (2C), X 28 is a single bond or a group having −C (= O) -NH- (CH 2 ) 2 −O−. ) comprising, L 2 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, n23 is an embodiment is 2 to 300.
以下に、一般式(2C)で表される基の一例(モノマー単位同士を連結する連結基を有する基の一例)を示す。一般式(2C)で表される基はこれらにより何ら限定されるものではない。なお、*及び**は、結合位置を表す。 The following is an example of a group represented by the general formula (2C) (an example of a group having a linking group for linking monomer units). The group represented by the general formula (2C) is not limited by these. Note that * and ** represent the bonding position.
なお、一般式(2C−5)で表される連結基は、一般式(2C)で表される連結基において、X28が下記一般式(B5−1)で表される3価の連結基であり、R2Cが水素原子であり、p2が2である基に該当する。 The linking group represented by the general formula (2C-5) is a linking group represented by the general formula (2C) in which X 28 is a trivalent linking group represented by the following general formula (B5-1). It corresponds to a group in which R 2C is a hydrogen atom and p2 is 2.
上記一般式(2C)で表される連結基を有する基の中でも、適度な弾性を有する観点から、一般式(2C−1)、(2C−3)、(2C−5)、(2C−6)で表される基が好ましく、一般式(2C−1)及び一般式(2C−3)で表される基がより好ましい。 Among the groups having a linking group represented by the general formula (2C), from the viewpoint of having appropriate elasticity, the general formulas (2C-1), (2C-3), (2C-5) and (2C-6) ) Is preferable, and the groups represented by the general formula (2C-1) and the general formula (2C-3) are more preferable.
<疎水性基の置換度>
本実施形態の液晶フィルムにおいて、疎水性基のモノマー単位あたりの置換度(疎水性基の置換度)は、セルロース誘導体中の上記連結基を有する基の比率を調整し、液晶フィルムに適度な弾性を付与する観点から、好ましくは1.0以上2.9以下であり、より好ましくは2.0以上2.9以下であり、さらに好ましくは2.5以上2.9以下である。
本実施形態の液晶フィルムにおける疎水性基の置換度は、上述の液晶材料における疎水性基の置換度と同様の方法により測定することができる。
<Degree of substitution of hydrophobic groups>
In the liquid crystal film of the present embodiment, the degree of substitution of the hydrophobic group per monomer unit (degree of substitution of the hydrophobic group) is adjusted by adjusting the ratio of the group having the above-mentioned linking group in the cellulose derivative, and has appropriate elasticity to the liquid crystal film. From the viewpoint of imparting, it is preferably 1.0 or more and 2.9 or less, more preferably 2.0 or more and 2.9 or less, and further preferably 2.5 or more and 2.9 or less.
The degree of substitution of the hydrophobic group in the liquid crystal film of the present embodiment can be measured by the same method as the degree of substitution of the hydrophobic group in the liquid crystal material described above.
(重量平均分子量)
本実施形態において、三次元構造を有するセルロース誘導体の重量平均分子量は、特に制限されない。
(Weight average molecular weight)
In the present embodiment, the weight average molecular weight of the cellulose derivative having a three-dimensional structure is not particularly limited.
以下に、一般式(2A)で表される分子構造、及び、一般式(2B)で表される分子構造の具体例を示す。なお、一般式(2A)又は一般式(2B)で表される分子構造はこれらにより何ら限定されるものではない。なお、*は結合位置を表す。 The molecular structure represented by the general formula (2A) and the specific example of the molecular structure represented by the general formula (2B) are shown below. The molecular structure represented by the general formula (2A) or the general formula (2B) is not limited thereto. Note that * represents the bonding position.
上記式(2−1)〜式(2−8)は、一般式(2A−1)において、−R2−O−が、−CH2−CH(CH3)−であり、m2が2であり、t2が2であり、r2が0である場合の例であるが、上記例以外の具体例としては、m2、t2、及びr2を、それぞれ独立に0以上10以下に置き換えた分子構造が挙げられる。
また、上記式(2−9)〜式(2−13)は、一般式(2A−1)において、−R2−O−が、−CH2−CH2−であり、m2が2であり、t2が2であり、r2が0である場合の例であるが、上記例以外の具体例としては、m2、t2、及びr2を、それぞれ独立に0以上10以下に置き換えた分子構造が挙げられる。
In the above formulas (2-1) to (2-8), in the general formula (2A-1), -R 2- O- is -CH 2- CH (CH 3 )-and m2 is 2. This is an example in which t2 is 2 and r2 is 0, but as a specific example other than the above example, a molecular structure in which m2, t2, and r2 are independently replaced with 0 or more and 10 or less is used. Can be mentioned.
Further, in the above formulas (2-9) to (2-13), in the general formula (2A-1), -R 2- O- is -CH 2- CH 2- and m2 is 2. , T2 is 2 and r2 is 0. Specific examples other than the above example include a molecular structure in which m2, t2, and r2 are independently replaced with 0 or more and 10 or less. Be done.
<三次元構造を有するセルロース誘導体の含有量>
本実施形態の液晶フィルムでは、液晶フィルムの全体に占める三次元構造を有するセルロース誘導体の比率が80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、99質量%以上であることがさらに好ましい。
<その他の成分>
本実施形態の液晶フィルムは、本実施形態の効果を奏しない範囲内において、その他の成分を含んでいてもよい。その他の成分としては、例えば、重合開始剤、架橋剤、難燃剤、相溶化剤、酸化防止剤、離型剤(剥離剤)、耐光剤、耐候剤、改質剤、帯電防止剤、加水分解防止剤等が挙げられる。重合開始剤としては、公知の重合開始剤(例えば熱重合開始剤、光重合開始剤)を用いることができる。
<Content of cellulose derivative with three-dimensional structure>
In the liquid crystal film of the present embodiment, the ratio of the cellulose derivative having a three-dimensional structure to the entire liquid crystal film is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and 99% by mass or more. It is more preferable to have.
<Other ingredients>
The liquid crystal film of the present embodiment may contain other components as long as the effects of the present embodiment are not exhibited. Other components include, for example, polymerization initiators, cross-linking agents, flame retardants, compatibilizers, antioxidants, mold release agents (release agents), light-resistant agents, weather-resistant agents, modifiers, antistatic agents, and hydrolysis. Inhibitors and the like can be mentioned. As the polymerization initiator, a known polymerization initiator (for example, a thermal polymerization initiator or a photopolymerization initiator) can be used.
<液晶フィルムの製造方法>
本実施形態の液晶フィルムの製造方法は、基板上に、上記実施形態の液晶材料を付与する工程(以下、「液晶材料付与工程」とも称する)と、基板上に付与された液晶材料に、熱を加える工程(以下、「熱付与工程」とも称する)又は紫外線を照射する工程(以下、「紫外線照射工程」とも称する)と、を有する。
本実施形態の液晶フィルムの製造方法では、上記工程を経ることにより、弾性を有し、ブラッグ反射が特定の波長で固定化された液晶フィルムを得ることができる。さらに、機械的応力の印加によって、その応力に対応する波長の反射光が得られる液晶フィルムを製造することができる。
<Manufacturing method of liquid crystal film>
The method for producing a liquid crystal film of the present embodiment includes a step of applying the liquid crystal material of the above embodiment on a substrate (hereinafter, also referred to as a “liquid crystal material applying step”) and heat applied to the liquid crystal material applied on the substrate. (Hereinafter, also referred to as “heat applying step”) or a step of irradiating ultraviolet rays (hereinafter, also referred to as “ultraviolet irradiation step”).
In the method for producing a liquid crystal film of the present embodiment, it is possible to obtain a liquid crystal film having elasticity and having Bragg reflection fixed at a specific wavelength by going through the above steps. Further, by applying a mechanical stress, it is possible to manufacture a liquid crystal film capable of obtaining reflected light having a wavelength corresponding to the stress.
(液晶材料付与工程)
液晶材料付与工程は、基板上に、上記実施形態の液晶材料を付与する工程である。
基板としては特に制限されず、目的に応じて通常用いられるものから適宜選択することができる。基板としては、例えば、ガラス基板、プラスチック基板(例えば、ポリエチレンナフタレート(PEN)基板、ポリエチレンテレフタレート(PET)基板、ポリカーボネート(PC)基板、ポリイミド(PI)基板等)、アルミ基板やステンレス基板等の金属基板、シリコン基板等の半導体基板等を用いることができる。
基板の厚さ、形状は特に限定されず、目的に応じて適宜選択することが好ましい。
基板上への液晶材料の付与方法としては、例えば、スピンコート法、ディップ法、スプレー法等の塗布法;インクジェット法;スクリーン印刷法;減圧注入法等の注入法;等が挙げられる。
液晶材料の形態は、固形状(例えば粉末)であっても液状であってもよい。
液晶材料が固形状である場合は、使用する際に溶媒と混合して液状にすればよく、液晶材料が基板上に付与できる程度の液状を有する場合は、そのまま用いてもよいし、溶媒と混合して使用しやすい粘度に調整したものを用いてもよい。
なお、基板に付与される上記液晶材料は、その他の成分を含んでもよい。その他の成分としては、既述のその他の成分(例えば重合開始剤、剥離剤)と同様のものが挙げられる。
溶媒としては特に制限されず、例えば、既述のセルロース誘導体の合成方法の項で例示した溶媒を用いることができる。
(Liquid crystal material application process)
The liquid crystal material applying step is a step of applying the liquid crystal material of the above embodiment on the substrate.
The substrate is not particularly limited, and can be appropriately selected from commonly used substrates according to the purpose. Examples of the substrate include a glass substrate, a plastic substrate (for example, a polyethylene naphthalate (PEN) substrate, a polyethylene terephthalate (PET) substrate, a polycarbonate (PC) substrate, a polyimide (PI) substrate, etc.), an aluminum substrate, a stainless steel substrate, and the like. A semiconductor substrate such as a metal substrate or a silicon substrate can be used.
The thickness and shape of the substrate are not particularly limited, and it is preferable to appropriately select the substrate according to the purpose.
Examples of the method for applying the liquid crystal material onto the substrate include a coating method such as a spin coating method, a dip method, and a spray method; an inkjet method; a screen printing method; an injection method such as a vacuum injection method; and the like.
The form of the liquid crystal material may be solid (for example, powder) or liquid.
When the liquid crystal material is solid, it may be mixed with a solvent to make it liquid, and when the liquid crystal material has a liquid enough to be applied onto the substrate, it may be used as it is or it may be used as a solvent. You may use the mixture adjusted to the viscosity which is easy to use.
The liquid crystal material applied to the substrate may contain other components. Examples of other components include the same components as those described above (for example, polymerization initiators and release agents).
The solvent is not particularly limited, and for example, the solvent exemplified in the above-mentioned method for synthesizing a cellulose derivative can be used.
(熱付与工程)
熱付与工程は、基板上に付与された液晶材料に、熱を加え、液晶材料を硬化させる工程である。上記熱付与工程により、架橋前のセルロース誘導体が有していた不飽和二重結合が開裂してモノマー単位同士が連結基を介して連結(架橋)され、結果、弾性が発現される。またブラッグ反射の波長で配向が固定化される。
熱付与方法としては特に制限されず、例えば公知の加熱装置(オーブン、赤外線ヒーター、ホットプレート)を用いて熱を加える方法が挙げられる。
液晶材料に熱を付与する際の温度は、適度な弾性を有する観点、及び、ブラッグ反射の波長で配向を固定化する観点から、好ましくは25℃以上130℃以下、より好ましくは25℃以上120℃以下、さらに好ましくは25℃以上110℃以下である。なお、液晶材料に熱を付与する際の温度は、液晶材料が上記範囲になるように制御される。
なお、熱付与工程では、熱付与条件(温度、加熱時間等)を制御することにより、ブラッグ反射の波長で配向が固定化されやすくなる。
(Heat application process)
The heat applying step is a step of applying heat to the liquid crystal material applied on the substrate to cure the liquid crystal material. By the heat application step, the unsaturated double bond of the cellulose derivative before cross-linking is cleaved and the monomer units are linked (cross-linked) via the linking group, and as a result, elasticity is exhibited. In addition, the orientation is fixed at the wavelength of Bragg reflection.
The heat applying method is not particularly limited, and examples thereof include a method of applying heat using a known heating device (oven, infrared heater, hot plate).
The temperature at which heat is applied to the liquid crystal material is preferably 25 ° C. or higher and 130 ° C. or lower, more preferably 25 ° C. or higher and 120 ° C. from the viewpoint of having appropriate elasticity and fixing the orientation at the wavelength of Bragg reflection. ° C or lower, more preferably 25 ° C or higher and 110 ° C or lower. The temperature at which heat is applied to the liquid crystal material is controlled so that the liquid crystal material falls within the above range.
In the heat application step, by controlling the heat application conditions (temperature, heating time, etc.), the orientation can be easily fixed at the wavelength of Bragg reflection.
(紫外線照射工程)
紫外線照射工程は、基板上に付与された液晶材料に、紫外線を照射し、液晶材料を硬化させる工程である。上記紫外線照射工程により、架橋前のセルロース誘導体が有していた不飽和二重結合が開裂してモノマー単位同士が連結基を介して連結(架橋)され、結果、弾性が発現される。またブラッグ反射の波長で配向が固定化される。
液晶材料に紫外線を照射する際の温度(以下、「UV照射温度」とも称する)は、好ましくは25℃以上130℃以下、より好ましくは25℃以上120℃以下、さらに好ましくは25℃以上110℃以下である。なお、液晶材料に紫外線を照射する際の温度は、液晶材料が上記範囲になるように制御される。
また、紫外線の照射強度(UV照度)(以下、「UV照射強度」とも称する)は、好ましくは1mW/cm2以上20mW/cm2以下、より好ましくは5mW/cm2以上20mW/cm2以下、さらに好ましくは10mW/cm2以上20mW/cm2以下である。
紫外線照射工程では、UV照射温度とUV照射強度とを組み合わせて制御することによって、異なるブラッグ反射で配向が固定化された液晶フィルムが得られる。
より詳細には、UV照射温度を上記範囲に制御することによって、セルロース誘導体のサーモトロピックコレステリック液晶性が発現され、目的とする色に調整しやすくなり、所望の色が得られやすくなる。そして、UV照射温度を上記範囲に制御した上で、さらにUV照射強度を上記範囲に制御することによって、UV照射温度によって得られた色が固定化される。
したがって、上記紫外線照射工程では、UV照射温度及びUV照射強度(好ましくはUV照射時間)を共に制御することによって、目的とする箇所に目的とする色を呈する多色からなる液晶フィルムが得られる。
なお、このような多色からなる液晶フィルム(つまり異なるブラッグ反射での配向が固定化されたフィルム)は、例えばフォトマスクを用いることで容易に得ることができる。詳細は後述する。
(Ultraviolet irradiation process)
The ultraviolet irradiation step is a step of irradiating the liquid crystal material applied on the substrate with ultraviolet rays to cure the liquid crystal material. By the ultraviolet irradiation step, the unsaturated double bond of the cellulose derivative before cross-linking is cleaved and the monomer units are linked (cross-linked) via the linking group, and as a result, elasticity is exhibited. In addition, the orientation is fixed at the wavelength of Bragg reflection.
The temperature at which the liquid crystal material is irradiated with ultraviolet rays (hereinafter, also referred to as “UV irradiation temperature”) is preferably 25 ° C. or higher and 130 ° C. or lower, more preferably 25 ° C. or higher and 120 ° C. or lower, and further preferably 25 ° C. or higher and 110 ° C. It is as follows. The temperature at which the liquid crystal material is irradiated with ultraviolet rays is controlled so that the liquid crystal material is within the above range.
Further, the ultraviolet irradiation intensity (UV illuminance) (hereinafter, also referred to as "UV irradiation intensity") is preferably 1 mW / cm 2 or more and 20 mW / cm 2 or less, more preferably 5 mW / cm 2 or more and 20 mW / cm 2 or less. More preferably, it is 10 mW / cm 2 or more and 20 mW / cm 2 or less.
In the ultraviolet irradiation step, by controlling the UV irradiation temperature and the UV irradiation intensity in combination, a liquid crystal film whose orientation is fixed by different Bragg reflections can be obtained.
More specifically, by controlling the UV irradiation temperature within the above range, the thermotropic cholesteric liquid crystal property of the cellulose derivative is exhibited, it becomes easy to adjust to a target color, and it becomes easy to obtain a desired color. Then, by controlling the UV irradiation temperature within the above range and further controlling the UV irradiation intensity within the above range, the color obtained by the UV irradiation temperature is fixed.
Therefore, in the ultraviolet irradiation step, by controlling both the UV irradiation temperature and the UV irradiation intensity (preferably the UV irradiation time), a multicolored liquid crystal film exhibiting the desired color at the target location can be obtained.
It should be noted that such a multicolored liquid crystal film (that is, a film in which the orientation is fixed by different Bragg reflections) can be easily obtained by using, for example, a photomask. Details will be described later.
(配向膜形成工程)
本実施形態の液晶フィルムの製造方法は、基板上に配向膜を形成する工程(配向膜形成工程)を有してもよい。
すなわち、上記液晶材料付与工程の前に配向膜形成工程を有してもよい。配向膜を形成することにより、熱付与工程又は紫外線照射工程において、ブラッグ反射の波長での配向の固定化が容易に行える。なお、配向膜にラビング処理を施すことが好ましい。
以上の工程を経て、本実施形態の液晶フィルムが得られる。
液晶フィルムの厚さは特に制限されないが、好ましくは50μm以上2000μm以下、より好ましくは100μm以上1500μm以下、さらに好ましくは200μm以上1000μm以下である。
なお、液晶フィルムは、基板から剥離して用いてもよいし、基板上に形成したまま用いてもよい。
(Alignment film forming process)
The method for producing a liquid crystal film of the present embodiment may include a step of forming an alignment film on a substrate (alignment film forming step).
That is, the alignment film forming step may be provided before the liquid crystal material applying step. By forming the alignment film, it is possible to easily fix the orientation at the wavelength of Bragg reflection in the heat application step or the ultraviolet irradiation step. It is preferable to apply a rubbing treatment to the alignment film.
Through the above steps, the liquid crystal film of the present embodiment is obtained.
The thickness of the liquid crystal film is not particularly limited, but is preferably 50 μm or more and 2000 μm or less, more preferably 100 μm or more and 1500 μm or less, and further preferably 200 μm or more and 1000 μm or less.
The liquid crystal film may be peeled off from the substrate or used as it is formed on the substrate.
ここで、異なるブラッグ反射の波長で配向が固定化された液晶フィルムの製造方法の一例について図1(A)、図1(B)を参照しながら説明する。ここでは、T字形状に加工されたフォトマスク(ネガティブフォトレジスト使用)を用いて液晶フィルムを製造する方法について説明する。
図1(A)に示すように、第1の基板12上に配向膜(不図示)を形成し、配向膜にラビング処理を施す。同様にして、第2の基板14上に配向膜(不図示)を形成し、必要に応じて配向膜にラビング処理を施す。次に、配向膜が形成された第1の基板12及び第2の基板14の間に、スペーサー(不図示)を介して、液晶材料18を注入する。これにより、液晶セル10を得る。液晶セル10は、配向膜付き第1の基板12及び配向膜付き第2の基板14と、これらの基板の間にスペーサー(不図示)を介して設けられた液晶材料18とで構成される。
次に、液晶セル10の上方にT字形状に切り抜かれたフォトマスク16を配置し、配向膜が形成された第1の基板12の側から、液晶セル10(液晶材料)の温度が第1の温度(図1(A)中、X℃:例えば105℃)となるように液晶セル10を加熱する。その後、液晶セル10に対し、紫外線をフォトマスク16の開口部(T字形状)を通過させて所定の照射強度で所定時間照射する(第1のUV照射)。これにより、第1の温度で第1のUV照射が行われた液晶材料の部分の配向が第1のブラッグ反射で固定化される。
次に、フォトマスク16を外し、液晶セル10を、第1の温度(X℃)よりも低い第2の温度(図1(B)中、Y℃:例えば95℃)まで冷却し、第2の温度を維持する。その後、第2の温度を保ったまま紫外線を液晶セル10全体に所定の照射強度で所定時間照射する(第2のUV照射)。これにより、第2の温度で第2のUV照射が行われた液晶材料の部分の配向が第2のブラッグ反射で固定化される。
以上の工程を経て、異なるブラッグ反射で配向が固定化された液晶フィルム20、及び、液晶フィルム20を備える液晶セル10Aが得られる。液晶セル10Aは、配向膜付き第1の基板12及び配向膜付き第2の基板14と、これらの基板の間にスペーサー(不図示)を介して設けられた上記液晶フィルム20とで構成される。
なお、紫外線を照射する際の液晶セル(液晶材料)の温度は、第1の温度(図1(A)中、X℃)を第2の温度(図1(B)中、Y℃)よりも高くすることが好ましい。これにより、異なるブラッグ反射で配向を固定化しやすくなる。なお、第1の温度を第2の温度より低くしてもよい(X℃<Y℃)。また、配向膜は形成しなくてもよい。
Here, an example of a method for producing a liquid crystal film whose orientation is fixed at different Bragg reflection wavelengths will be described with reference to FIGS. 1 (A) and 1 (B). Here, a method of manufacturing a liquid crystal film using a photomask processed into a T shape (using a negative photoresist) will be described.
As shown in FIG. 1A, an alignment film (not shown) is formed on the first substrate 12, and the alignment film is subjected to a rubbing treatment. In the same manner, an alignment film (not shown) is formed on the second substrate 14, and the alignment film is subjected to a rubbing treatment as needed. Next, the liquid crystal material 18 is injected between the first substrate 12 and the second substrate 14 on which the alignment film is formed via a spacer (not shown). As a result, the liquid crystal cell 10 is obtained. The liquid crystal cell 10 is composed of a first substrate 12 with an alignment film, a second substrate 14 with an alignment film, and a liquid crystal material 18 provided between these substrates via a spacer (not shown).
Next, the photomask 16 cut out in a T shape is placed above the liquid crystal cell 10, and the temperature of the liquid crystal cell 10 (liquid crystal material) is first from the side of the first substrate 12 on which the alignment film is formed. The liquid crystal cell 10 is heated so as to have a temperature of (X ° C .: for example, 105 ° C. in FIG. 1 (A)). After that, the liquid crystal cell 10 is irradiated with ultraviolet rays at a predetermined irradiation intensity for a predetermined time by passing ultraviolet rays through the opening (T-shape) of the photomask 16 (first UV irradiation). As a result, the orientation of the portion of the liquid crystal material subjected to the first UV irradiation at the first temperature is fixed by the first Bragg reflection.
Next, the photomask 16 is removed, and the liquid crystal cell 10 is cooled to a second temperature (Y ° C .: for example 95 ° C. in FIG. 1 (B)) lower than the first temperature (X ° C.) to obtain a second temperature. Maintain the temperature of. Then, while maintaining the second temperature, the entire liquid crystal cell 10 is irradiated with ultraviolet rays at a predetermined irradiation intensity for a predetermined time (second UV irradiation). As a result, the orientation of the portion of the liquid crystal material that has undergone the second UV irradiation at the second temperature is fixed by the second Bragg reflection.
Through the above steps, a liquid crystal film 20 whose orientation is fixed by different Bragg reflections and a liquid crystal cell 10A including the liquid crystal film 20 can be obtained. The liquid crystal cell 10A is composed of a first substrate 12 with an alignment film, a second substrate 14 with an alignment film, and the liquid crystal film 20 provided between these substrates via a spacer (not shown). ..
The temperature of the liquid crystal cell (liquid crystal material) when irradiating with ultraviolet rays is higher than the first temperature (X ° C. in FIG. 1 (A)) and the second temperature (Y ° C. in FIG. 1 (B)). It is also preferable to increase the temperature. This makes it easier to fix the orientation with different Bragg reflections. The first temperature may be lower than the second temperature (X ° C <Y ° C). Further, the alignment film does not have to be formed.
<液晶フィルムの用途>
本実施形態の液晶フィルムは、例えば、偏光フィルム、位相差フィルム、バックライト、反射防止フィルム、光拡散フィルム、輝度向上フィルム、防眩フィルム等の光学フィルム;物体の歪み、伸縮、振動、衝撃等に起因する変形を、反射の波長(好ましくは反射色)によって検出するセンサー(圧力センサー、歪みセンサー、伸縮センサー、振動センサー、衝撃センサー等);脈波、呼吸、心弾動等の生体情報を、反射の波長(好ましくは反射色)によって検出するウェアラブルセンサー;上記光学フィルムを利用した光学素子;前記以外の光学素子;液晶表示素子;等に搭載して利用することができる。
本実施形態の液晶フィルムは、弾性を有し、機械的応力の印加によって、印加応力に対応する波長の反射光を得ることができるので、反射の波長(好ましくは反射色)によって機械的応力を検出できるセンサー、又は、機械的応力の印加によって反射光が得られる光学素子に搭載して利用することが好ましい。
<Use of liquid crystal film>
The liquid crystal film of the present embodiment is, for example, an optical film such as a polarizing film, a retardation film, a backlight, an antireflection film, a light diffusion film, a brightness improving film, and an antiglare film; distortion, expansion / contraction, vibration, impact, etc. of an object. Sensors (pressure sensor, strain sensor, expansion / contraction sensor, vibration sensor, impact sensor, etc.) that detect deformation caused by reflection by the wavelength of reflection (preferably reflection color); biological information such as pulse wave, respiration, and heartbeat. , A wearable sensor that detects by the wavelength of reflection (preferably a reflected color); an optical element using the above optical film; an optical element other than the above; a liquid crystal display element; and the like.
The liquid crystal film of the present embodiment has elasticity, and by applying a mechanical stress, reflected light having a wavelength corresponding to the applied stress can be obtained. Therefore, the mechanical stress is determined by the reflection wavelength (preferably the reflected color). It is preferable to mount it on a sensor that can detect it or an optical element that can obtain reflected light by applying mechanical stress.
〔センサー〕
本実施形態のセンサーは、上記実施形態の液晶フィルムを備える。
センサーとしては、例えば、上記で例示した各種センサーが挙げられる。
〔sensor〕
The sensor of this embodiment includes the liquid crystal film of the above embodiment.
Examples of the sensor include various sensors exemplified above.
<歪みセンサー>
本実施形態のセンサーは、物体の歪みを検出する歪みセンサーであることが好ましい。
本実施形態の歪みセンサーは、上記実施形態の液晶フィルムを備えるため、物体の歪みに起因する変形を、反射の波長(好ましくは反射色)によって検出することができる。
例えば本実施形態の歪みセンサーを、歪みが生じやすい物体(例えば橋梁や建物等の構造物)の箇所に予め設置しておくことによって、物体の歪みの程度を検出することができる。また、その歪み(変形)に起因する機械的応力を可視的に、すなわち反射の波長(好ましくは反射色)によって検出することができる。
<Strain sensor>
The sensor of this embodiment is preferably a strain sensor that detects the strain of an object.
Since the distortion sensor of the present embodiment includes the liquid crystal film of the above embodiment, it is possible to detect the deformation caused by the distortion of the object by the wavelength of reflection (preferably the reflected color).
For example, by installing the strain sensor of the present embodiment in advance at a location of an object (for example, a structure such as a bridge or a building) where distortion is likely to occur, the degree of distortion of the object can be detected. Further, the mechanical stress caused by the distortion (deformation) can be detected visually, that is, by the wavelength of reflection (preferably the reflection color).
<ウェアラブルセンサー>
本実施形態のセンサーは、生体情報を検出するウェアラブルセンサーであることが好ましい。ウェアラブルセンサーとは、身につけて使用できる比較的小型のセンサーのことである。
本実施形態のウェアラブルセンサーは、上記実施形態の液晶フィルムを備えるため、生体情報を、反射の波長(好ましくは反射色)によって検出することができる。
例えば本実施形態の歪みセンサーを、生体情報を取得したい箇所に直接(例えば肌に)貼り付ける若しくは装着する、又は、衣類、下着、靴下、手袋、ネクタイ、ハンカチ、マフラー、時計、メガネ、靴、スリッパ、帽子等に貼り付ける若しくは装着することによって、生体情報(脈波、呼吸、心弾動、体動(筋肉の動き等)など)を可視的に、すなわち反射の波長(好ましくは反射色)によって取得することができる。
<Wearable sensor>
The sensor of this embodiment is preferably a wearable sensor that detects biological information. A wearable sensor is a relatively small sensor that can be worn and used.
Since the wearable sensor of the present embodiment includes the liquid crystal film of the above embodiment, biological information can be detected by the wavelength of reflection (preferably the reflected color).
For example, the strain sensor of this embodiment is directly attached or attached to a place where biological information is to be acquired (for example, on the skin), or clothing, underwear, socks, gloves, a tie, a handkerchief, a muffler, a watch, glasses, shoes, etc. By attaching or wearing it on slippers, hats, etc., biological information (pulse waves, breathing, heartbeat, body movements (muscle movements, etc.), etc.) can be visualized, that is, the wavelength of reflection (preferably reflected color). Can be obtained by.
〔光学素子〕
本実施形態の光学素子は、上記実施形態の液晶フィルムを備える。
本実施形態の光学素子を、例えば人為的に機械的応力を印加する、又は、自然に機械的応力がかかる箇所に予め設置することにより、その応力に対応する異なる反射光が得られる。このような光学素子の用途としては、玩具、非常用光源、インテリア(置物、棚等)、建築部材(床、壁、階段等)、食器、容器等が挙げられる。
[Optical element]
The optical element of this embodiment includes the liquid crystal film of the above embodiment.
By artificially applying a mechanical stress to the optical element of the present embodiment or pre-installing the optical element in a place where the mechanical stress is naturally applied, different reflected light corresponding to the stress can be obtained. Applications of such optical elements include toys, emergency light sources, interiors (figures, shelves, etc.), building materials (floors, walls, stairs, etc.), tableware, containers, and the like.
以下に本発明を実施例により説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。なお、以下の説明において、特に断りのない限り「%」はすべて質量基準である。「wt%」は質量%を意味する。 The present invention will be described below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. In the following description, all "%" are based on mass unless otherwise specified. “Wt%” means mass%.
〔実施例1〕
<液晶材料1の作製>
下記スキームAに従ってセルロース誘導体としてヒドロキシプロピルセルロース誘導体1(以下、「HPC誘導体1」とも称する)を合成した。
ヒドロキシプロピオセルロース(HPC)を減圧下、室温(25℃)で12時間以上乾燥した。窒素を充填した三口フラスコに3.0gのHPCを秤量し,10mLの脱水アセトンに撹拌しながら溶解し、HPC溶液を得た。このとき、β−グルコースモノマーユニット(モノマー単位)におけるヒドロキシ基のモル数は、MS値(モノマーユニット当たりのヒドロキシプロピル基の平均数)から15mmolと算出された。HPC溶液をアルミホイルで遮光し、室温の状態で塩化アクリロイル1.0mL(12mmol)を加えた。室温下、遮光中で24時間反応させた後、塩化ブチリル7.9mL(76mmol)を加え、さらに24時間反応させた。反応終了後、遮光状態を維持したまま、反応溶液を500mLの超純水に投入し、黒色のもち状生成物を得た。超純水で生成物の洗浄を行い、乾燥した.引き続き、少量のアセトンで生成物を溶解した後、500mLの超純水に再析出した。この再溶解、再析出の操作を3回行い、白色もち状の生成物を得た。生成物を超純水で洗浄した後、冷暗所で2日間乾燥することで、HPC誘導体1として、HPC側鎖(HPCが有する水酸基の水素原子)が、アクリロイル基又はブチリル基で置換された「HPCアクリロイル/ブチリル混合エステル」(以下、HPC−Ac/BuE(1)とも称する)を得た。これを液晶材料1とした。なお、収量は2.5gであった。
また、既述の方法により、HPC−Ac/BuE(1)の重量平均分子量を測定した結果、重量平均分子量は、1.5×105であった。
なお、HPC−Ac/BuE(1)は、一般式(1A)において、X11が(−CH2−CH(CH3)−O−)2であり、R11がアクリロイル基であり、X12が(−CH2−CH(CH3)−O−)2であり、R12がブチリル基であり、X13が単結合であり、R13がブチリル基であり、n11が250である分子構造を有するHPC誘導体である。
[Example 1]
<Preparation of liquid crystal material 1>
Hydroxypropyl cellulose derivative 1 (hereinafter, also referred to as “HPC derivative 1”) was synthesized as a cellulose derivative according to the following scheme A.
Hydroxypropiocellulose (HPC) was dried under reduced pressure at room temperature (25 ° C.) for 12 hours or longer. 3.0 g of HPC was weighed in a nitrogen-filled three-necked flask and dissolved in 10 mL of dehydrated acetone with stirring to obtain an HPC solution. At this time, the number of moles of hydroxy groups in the β-glucose monomer unit (monomer unit) was calculated to be 15 mmol from the MS value (average number of hydroxypropyl groups per monomer unit). The HPC solution was shielded from light with aluminum foil, and 1.0 mL (12 mmol) of acryloyl chloride was added at room temperature. After reacting at room temperature in the dark for 24 hours, 7.9 mL (76 mmol) of butyryl chloride was added, and the reaction was further carried out for 24 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was poured into 500 mL of ultrapure water while maintaining the light-shielded state to obtain a black glutinous product. The product was washed with ultrapure water and dried. Subsequently, the product was dissolved in a small amount of acetone and then reprecipitated in 500 mL of ultrapure water. This redissolution and reprecipitation operation was performed three times to obtain a white rice cake-like product. After washing the product with ultrapure water and drying it in a cool and dark place for 2 days, the HPC side chain (hydrogen atom of the hydroxyl group of HPC) was replaced with an acryloyl group or a butyryl group as the HPC derivative 1. "Acryloyl / butyryl mixed ester" (hereinafter, also referred to as HPC-Ac / BuE (1)) was obtained. This was designated as the liquid crystal material 1. The yield was 2.5 g.
Further, by the method described above, HPC-Ac / BuE (1 ) Results of measurement of the weight average molecular weight of, the weight average molecular weight was 1.5 × 10 5.
In HPC-Ac / BuE (1), in the general formula (1A), X 11 is (-CH 2- CH (CH 3 ) -O-) 2 , R 11 is an acryloyl group, and X 12 Is (-CH 2- CH (CH 3 ) -O-) 2 , R 12 is a butyryl group, X 13 is a single bond, R 13 is a butyryl group, and n11 is 250. It is an HPC derivative having.
(1H−NMRスペクトルの測定)
HPC−Ac/BuE(1)(液晶材料1)の1H−NMRスペクトルを測定した。結果を以下に示す。
まず、HPC−Ac/BuE(1)由来ではないピークとして重クロロホルムのプロトンのピークが7.2ppmにある。HPC−Ac/BuE(1)由来のピークとして、5.8ppm、6.1ppm、6.4ppm付近のピーク(a、b、c)はそれぞれアクリロイル基の二重結合につくプロトンのピークであり、4.7ppm〜5.2ppm付近のピーク(e)は末端のヒドロキシプロピル基のメチン基のメチレン基由来のプロトンのピークである。2.7ppm〜4.5ppm付近のピークは、β−グルコースモノマーユニットにあるプロトンと鎖中のヒドロキシプロピル基が有するメチン基のプロトンのピーク(HPC骨格由来のプロトンピーク、スペクトル中「HPC」と表示)である。2.3ppm付近のピークはカルボキシル基に隣接するブチリル基のメチレン基(f)のプロトンのピークである。1.6ppm付近のピークはブチリル基の末端に隣接するメチレン基(g)のプロトンのピークである。0.9ppm〜1.0ppm付近のピークはブチリル基の末端のメチル基(h)のプロトンのピークであり、1.0ppm〜1.3ppm付近のピークはヒドロキシプロピル基の末端のメチル基(d)のプロトンのピークである。
帰属したピークをもとに、HPC側鎖(HPCが有する水酸基の水素原子)へのアクリロイル基の置換度(以下、「アクリロイル化度」とも称する)及びブチリル基の置換度(以下、「ブチリルエステル化度」とも称する)を算出した。その結果、アクリロイル基の置換度は0.77であり、ブチリル基の置換度は2.06であった。
( 1 Measurement of 1 H-NMR spectrum)
The 1 H-NMR spectrum of HPC-Ac / BuE (1) (liquid crystal material 1) was measured. The results are shown below.
First, the peak of the proton of deuterated chloroform is at 7.2 ppm as a peak not derived from HPC-Ac / BuE (1). As peaks derived from HPC-Ac / BuE (1), peaks (a, b, c) near 5.8 ppm, 6.1 ppm, and 6.4 ppm are peaks of protons attached to the double bond of the acryloyl group, respectively. The peak (e) near 4.7 ppm to 5.2 ppm is the peak of the proton derived from the methylene group of the methine group of the terminal hydroxypropyl group. The peaks around 2.7 ppm to 4.5 ppm are the peaks of the protons in the β-glucose monomer unit and the protons of the methine group of the hydroxypropyl group in the chain (proton peaks derived from the HPC skeleton, indicated as "HPC" in the spectrum. ). The peak near 2.3 ppm is the peak of the proton of the methylene group (f) of the butyryl group adjacent to the carboxyl group. The peak near 1.6 ppm is the peak of the proton of the methylene group (g) adjacent to the end of the butyryl group. The peak around 0.9 ppm to 1.0 ppm is the peak of the proton of the methyl group (h) at the end of the butyryl group, and the peak around 1.0 ppm to 1.3 ppm is the peak of the methyl group (d) at the end of the hydroxypropyl group. It is the peak of the proton of.
Based on the assigned peak, the degree of substitution of the acryloyl group (hereinafter, also referred to as "acryloylation degree") and the degree of substitution of the butyryl group (hereinafter, "butyryl ester") in the HPC side chain (hydrogen atom of the hydroxyl group of HPC) (Also called "degree of conversion") was calculated. As a result, the degree of substitution of the acryloyl group was 0.77, and the degree of substitution of the butyryl group was 2.06.
〔実施例2〕
<液晶材料2の作製>
上記スキームAに準じて、セルロース誘導体としてHPC誘導体2を合成した。
塩化アクリロイルの添加量を5.0mL(62mmol)に変更し、塩化ブチリルの添加量を4.3mL(41mmol)に変更したこと以外は、HPC−Ac/BuE(1)と同様にして、HPC−Ac/BuE(2)(HPC誘導体2)を得た。これを液晶材料2とした。なお、収量は2.5gであった。
また、既述の方法により、HPC−Ac/BuE(2)の重量平均分子量を測定した結果、重量平均分子量は、1.5×105であった。
なお、HPC−Ac/BuE(1)は、一般式(1A)において、X11が(−CH2−CH(CH3)−O−)2であり、R11がアクリロイル基であり、X12が(−CH2−CH(CH3)−O−)2であり、R12がブチリル基であり、X13が単結合であり、R13がブチリル基であり、n11が70である分子構造を有するHPC誘導体である。
[Example 2]
<Preparation of liquid crystal material 2>
HPC derivative 2 was synthesized as a cellulose derivative according to the above scheme A.
HPC-similar to HPC-Ac / BuE (1), except that the amount of acryloyl chloride added was changed to 5.0 mL (62 mmol) and the amount of butyryl chloride added was changed to 4.3 mL (41 mmol). Ac / BuE (2) (HPC derivative 2) was obtained. This was designated as the liquid crystal material 2. The yield was 2.5 g.
Further, by the method described above, HPC-Ac / BuE (2 ) Results of measurement of the weight average molecular weight of, the weight average molecular weight was 1.5 × 10 5.
In HPC-Ac / BuE (1), in the general formula (1A), X 11 is (-CH 2- CH (CH 3 ) -O-) 2 , R 11 is an acryloyl group, and X 12 Is (-CH 2- CH (CH 3 ) -O-) 2 , R 12 is a butyryl group, X 13 is a single bond, R 13 is a butyryl group, and n11 is 70. It is an HPC derivative having.
(1H−NMRスペクトルの測定)
既述の方法により、1H−NMRスペクトルを測定した。
HPC−Ac/BuE(1)のピークとほぼ同様の位置に、HPC−Ac/BuE(2)由来のピーク等が確認された。
帰属したピークをもとに、HPC側鎖(HPCが有する水酸基の水素原子)へのアクリロイル基の置換度(アクリロイル化度)及びブチリル基の置換度(ブチリルエステル化度)を算出した。その結果、アクリロイル基の置換度は1.98であり、ブチリル基の置換度は0.66であった。
( 1 Measurement of 1 H-NMR spectrum)
1 1 H-NMR spectrum was measured by the method described above.
A peak derived from HPC-Ac / BuE (2) was confirmed at a position substantially similar to the peak of HPC-Ac / BuE (1).
Based on the assigned peak, the degree of substitution of the acryloyl group (degree of acryloylation) and the degree of substitution of the butyryl group (degree of butyryl esterification) in the HPC side chain (hydrogen atom of the hydroxyl group of HPC) were calculated. As a result, the degree of substitution of the acryloyl group was 1.98, and the degree of substitution of the butyryl group was 0.66.
〔実施例3〕
<液晶材料3の作製>
下記スキームBに従って、セルロース誘導体としてHPC誘導体3を合成した。
ヒドロキシプロピオセルロース(HPC)を減圧下、室温(25℃)で12時間以上乾燥した。窒素を充填した三口フラスコに2.0gのHPCを秤量し,10mLの脱水アセトンに撹拌しながら溶解し、HPC溶液を得た。このとき、β−グルコースモノマーユニット(構造単位)におけるヒドロキシ基のモル数は、MS値(モノマーユニット当たりのヒドロキシプロピル基の平均数)から15mmolと算出された。HPC溶液をアルミホイルで遮光し、室温の状態で2−イソシアナトエチルアクリレート(昭和電工社製:カレンズAOI)0.3mL(2.4mmol)を加えた。室温下、遮光中で24時間反応させた後、塩化ブチリル5.7mL(55mmol)を加え、さらに24時間反応させた。反応終了後、遮光状態を維持したまま、反応溶液を500mLの超純水に投入し、黒色のもち状生成物を得た。超純水で生成物の洗浄を行い、乾燥した.引き続き、少量のアセトンで生成物を溶解した後、500mLの超純水に再析出した。この再溶解、再析出の操作を3回行い、白色もち状の生成物を得た。生成物を超純水で洗浄した後、冷暗所で2日間乾燥することで、HPC誘導体3として、HPC側鎖(HPCが有する水酸基の水素原子)が、CH2=CH−C(=O)−O−(CH2)2−NHC(=O)−、及び、ブチリル基で置換された「HPCアクリロイル・カルバメート/ブチリル混合エステル」(以下、HPC−Ac・Ca/BuEとも称する)を得た。これを液晶材料3とした。なお、収量は1.8gであった。
なお、HPC−Ac・Ca/BuEは、一般式(1A)において、X11が(−CH2−CH(CH3)−O−)2であり、R11がRNHCO−(Rは、CH2=CH−C(=O)−O−(CH2)2−)であり、X12が(−CH2−CH(CH3)−O−)2であり、R12がブチリル基であり、X13が単結合であり、R13がブチリル基であり、n11が285である分子構造を有するHPC誘導体である。
[Example 3]
<Preparation of liquid crystal material 3>
HPC derivative 3 was synthesized as a cellulose derivative according to the following scheme B.
Hydroxypropiocellulose (HPC) was dried under reduced pressure at room temperature (25 ° C.) for 12 hours or longer. 2.0 g of HPC was weighed in a nitrogen-filled three-necked flask and dissolved in 10 mL of dehydrated acetone with stirring to obtain an HPC solution. At this time, the number of moles of hydroxy groups in the β-glucose monomer unit (structural unit) was calculated to be 15 mmol from the MS value (average number of hydroxypropyl groups per monomer unit). The HPC solution was shielded from light with aluminum foil, and 0.3 mL (2.4 mmol) of 2-isocyanatoethyl acrylate (manufactured by Showa Denko: Karenz AOI) was added at room temperature. After reacting at room temperature in the dark for 24 hours, 5.7 mL (55 mmol) of butyryl chloride was added, and the reaction was further carried out for 24 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was poured into 500 mL of ultrapure water while maintaining the light-shielded state to obtain a black glutinous product. The product was washed with ultrapure water and dried. Subsequently, the product was dissolved in a small amount of acetone and then reprecipitated in 500 mL of ultrapure water. This redissolution and reprecipitation operation was performed three times to obtain a white rice cake-like product. After washing the product with ultrapure water and drying it in a cool and dark place for 2 days, the HPC side chain (hydrogen atom of the hydroxyl group of HPC) becomes CH 2 = CH-C (= O)-as the HPC derivative 3. O- (CH 2 ) 2- NHC (= O)-and "HPC acryloyl carbamate / butyryl mixed ester" substituted with a butyryl group (hereinafter, also referred to as HPC-Ac · Ca / BuE) were obtained. This was designated as the liquid crystal material 3. The yield was 1.8 g.
In HPC-Ac · Ca / BuE, in the general formula (1A), X 11 is (-CH 2- CH (CH 3 ) -O-) 2 and R 11 is RNHCO- (R is CH 2). = CH-C (= O) -O- (CH 2 ) 2- ), X 12 is (-CH 2- CH (CH 3 ) -O-) 2 , and R 12 is a butyryl group. An HPC derivative having a molecular structure in which X 13 is a single bond, R 13 is a butyryl group, and n 11 is 285.
(1H−NMRスペクトルの測定)
HPC−Ac・Ca/BuEの1H−NMRスペクトルを測定した。結果を以下に示す。
まず、HPC−Ac・Ca/BuE由来ではないピークとして重クロロホルムのプロトンのピークが7.2ppmにある。HPC−Ac・Ca/BuE由来のピークとして、5.8ppm、6.1ppm、6.4ppm付近のピーク(a、b、c)はそれぞれアクリロイル基の二重結合につくプロトンのピークであり、4.7ppm〜5.2ppm付近のピーク(e、j)は末端のヒドロキシプロピル基のメチン基、2−イソシアナトエチルアクリレートのカルバメートと隣接するメチレン基由来のプロトンのピークである。2.7ppm〜4.5ppm付近のピークは、β−グルコースモノマーユニットにあるプロトンと鎖中のヒドロキシプロピル基が有するメチン基のプロトンと2−イソシアナトエチルアクリレートのアクリレート基に隣接するメチレン基由来のプロトンのピーク(i、HPC骨格由来のプロトンピーク(スペクトル中「HPC」と表示))である。2.3ppm付近のピークはカルボキシル基に隣接するブチリル基のメチレン基(f)のプロトンのピークである。1.6ppm付近のピークはブチリル基の末端に隣接するメチレン基(g)のプロトンのピークである。0.9ppm〜1.0ppm付近のピークはブチリル基の末端のメチル基(h)のプロトンのピークであり、1.0ppm〜1.3ppm付近のピークはヒドロキシプロピル基の末端のメチル基(d)のプロトンのピークである。
詳述すると、4.7ppm〜5.2ppmのピークについては、末端のヒドロキシプロピル基がカルバメート化(もしくはエステル化)した場合のメチン基のプロトンのピークと、β−グルコースモノマーユニットの2位または3位がカルバメート化(もしくはエステル化)した場合のメチン基のプロトンのピークの可能性がある。
帰属したピークをもとに、HPC側鎖(HPCが有する水酸基の水素原子)へのCH2=CH−C(=O)−O−(CH2)2−NHC(=O)−の置換度(以下、「アクリロイル・カルバメート化度」とも称する)及びブチリル基の置換度(以下、「ブチリルエステル化度」とも称する)を算出した。その結果、CH2=CH−C(=O)−O−(CH2)2−NHC(=O)−の置換度は0.05であり、ブチリル基の置換度は2.9であった。
( 1 Measurement of 1 H-NMR spectrum)
The 1 H-NMR spectrum of HPC-Ac · Ca / BuE was measured. The results are shown below.
First, the peak of the proton of deuterated chloroform is at 7.2 ppm as a peak not derived from HPC-Ac · Ca / BuE. As peaks derived from HPC-Ac / Ca / BuE, peaks (a, b, c) near 5.8 ppm, 6.1 ppm, and 6.4 ppm are peaks of protons attached to the double bond of the acryloyl group, respectively, and 4 The peaks (e, j) around 7.7 ppm to 5.2 ppm are the peaks of the methine group of the terminal hydroxypropyl group and the protons derived from the methylene group adjacent to the carbamate of 2-isocyanatoethyl acrylate. The peak around 2.7 ppm to 4.5 ppm is derived from the proton in the β-glucose monomer unit, the proton of the methine group of the hydroxypropyl group in the chain, and the methylene group adjacent to the acrylate group of 2-isocyanatoethyl acrylate. It is a proton peak (i, a proton peak derived from the HPC skeleton (indicated as “HPC” in the spectrum)). The peak near 2.3 ppm is the peak of the proton of the methylene group (f) of the butyryl group adjacent to the carboxyl group. The peak near 1.6 ppm is the peak of the proton of the methylene group (g) adjacent to the end of the butyryl group. The peak around 0.9 ppm to 1.0 ppm is the peak of the proton of the methyl group (h) at the end of the butyryl group, and the peak around 1.0 ppm to 1.3 ppm is the peak of the methyl group (d) at the end of the hydroxypropyl group. It is the peak of the proton of.
More specifically, for the peak of 4.7 ppm to 5.2 ppm, the peak of the proton of the methine group when the terminal hydroxypropyl group is carbamate (or esterified) and the 2-position or 3 of the β-glucose monomer unit. There is a possibility of a peak of the proton of the methine group when the position is carbamate (or esterified).
Degree of substitution of CH 2 = CH-C (= O) -O- (CH 2 ) 2- NHC (= O)-in the HPC side chain (hydrogen atom of the hydroxyl group of HPC) based on the assigned peak. (Hereinafter, also referred to as "acryloyl carbamate degree") and the degree of substitution of the butyryl group (hereinafter, also referred to as "butyryl esterification degree") were calculated. As a result, the degree of substitution of CH 2 = CH-C (= O) -O- (CH 2 ) 2- NHC (= O)-was 0.05, and the degree of substitution of the butyryl group was 2.9. ..
上記液晶材料1〜3を用いて、液晶フィルム1〜6を作製した。 Liquid crystal films 1 to 6 were produced using the liquid crystal materials 1 to 3.
〔実施例4〕
<液晶フィルム1の作製>
液晶配向膜として2.0wt%のポリビニルアルコール(PVA)(Aldrich社製、MW:1.3×104〜2.3×104、加水分解度(hydrolyzed):87%〜89%)水溶液を調製した。スピンコーター(Active社製: ACT−220D II)を用いて、市販のスライドガラス(基板)に2.0wt%PVA水溶液を800rpmで10秒間、続けて2000rpmで20秒間スピン塗布し、PVA塗布基板を得た。その後、キュプラで巻いた棒を用いてPVA塗布基板を1軸方向に50回擦り、ラビング処理を施した。さらに、剥離操作に備えて、剥離剤を200 rpmで10秒間、続けて500rpmで10秒間スピン塗布した。これにより、ラビング処理及び剥離処理が施されたPVAガラス基板(以下、「ラビング・剥離処理PVAガラス基板」とも称する)を得た。なお、ラビング・剥離処理PVAガラス基板は計2枚作製した。
90°Cに加熱したホットステージ上で、2枚のラビング・剥離処理PVAガラス基板の間に200μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)スペーサーとともにHPC−Ac/BuE(1)(液晶材料1)を挟んだ。さらに、せん断配向処理を施すことで、均質に配向した液晶材料1(厚さ200μm)を備えた液晶セルAを得た。
[Example 4]
<Preparation of liquid crystal film 1>
A liquid crystal alignment film as 2.0 wt% of polyvinyl alcohol (PVA) (Aldrich Corp., M W: 1.3 × 10 4 ~2.3 × 10 4, the degree of hydrolysis (hydrolyzed): 87% ~89% ) aqueous solution Was prepared. Using a spin coater (manufactured by Active: ACT-220D II), a 2.0 wt% PVA aqueous solution was spin-applied to a commercially available slide glass (base) at 800 rpm for 10 seconds, and subsequently at 2000 rpm for 20 seconds to apply the PVA-coated substrate. Obtained. Then, the PVA-coated substrate was rubbed 50 times in the uniaxial direction using a rod wound with cupra to perform a rubbing treatment. Further, in preparation for the peeling operation, the release agent was spin-applied at 200 rpm for 10 seconds, followed by 500 rpm for 10 seconds. As a result, a PVA glass substrate that had been subjected to a rubbing treatment and a peeling treatment (hereinafter, also referred to as “rubbing / peeling treated PVA glass substrate”) was obtained. A total of two PVA glass substrates with rubbing / peeling treatment were produced.
HPC-Ac / BuE (1) (liquid crystal material 1) is sandwiched between two rubbing / peeling-treated PVA glass substrates with a 200 μm polytetrafluoroethylene (PTFE) spacer on a hot stage heated to 90 ° C. It is. Further, by performing a shear alignment treatment, a liquid crystal cell A having a uniformly oriented liquid crystal material 1 (thickness 200 μm) was obtained.
次に、図1に示す方法に従い、液晶フィルム1を作製した。
まず、液晶セルAの上方にT字形状に切り抜かれたフォトマスク(ネガティブパターン)を覆った。次に、液晶材料1の第1の部分(T字形状に対応する部分)が赤色を呈するように、液晶セルA(液晶材料1)を60℃(第1の温度:図1(A)中、X℃)で加熱し、その後、365nm付近の紫外線を(照射強度:13mW/cm2)、水銀キセノンランプを光源として光学フィルター(UV−35/UV−D36A)を介して、フォトマスクの開口部(T字形状)を通過させて液晶セルAに40分間照射した。
次に、フォトマスクを外し、その後、液晶材料1の第2の部分(第1の部分以外の部分)が緑色を呈するように、液晶セルA(液晶材料1)を40℃(第2の温度:図1(B)中、Y℃)になるまで冷却し、その第2の温度(40℃)を維持したまま、上記紫外線を(照射強度:13mW/cm2)液晶セルA全体に40分間照射した。
以上の工程により、液晶フィルム1(液晶材料1の硬化膜)及び液晶フィルム1を備えた液晶セルAを作製した。
その後、液晶セルAの隙間にピンセットを差し込み、ゆっくりと引き上げることによって液晶フィルム1を液晶セルAから剥離した。これにより、液晶フィルム1を得た。
得られた液晶フィルム1は、赤色及び緑色を呈しており、弾性を有していた。また、液晶フィルム1を指で押すと色が変化した。したがって、実施例4では、異なるブラッグ反射の波長で配向が固定化され、さらに機械的応力の印加によって、その応力に対応する反射光が得られる液晶フィルム1が得られることがわかった。
なお、上記液晶フィルム1の作製において、液晶セルAは、図1(A)中の液晶セル10(第1の温度で加熱後)及び図1(B)中の液晶セル10A(第2の温度で加熱後)に該当し、2枚のラビング・剥離処理PVAガラス基板は、図1(A)、(B)中の第1の基板12及び第2の基板14に該当し、T字形状に切り抜かれたフォトマスクは、図1(A)中のフォトマスク16に該当し、上記液晶フィルム1は、図1(B)中の液晶フィルム20に該当する。
Next, the liquid crystal film 1 was produced according to the method shown in FIG.
First, a photomask (negative pattern) cut out in a T shape was covered above the liquid crystal cell A. Next, the liquid crystal cell A (liquid crystal material 1) is heated to 60 ° C. (first temperature: in FIG. 1 (A)) so that the first portion (the portion corresponding to the T-shape) of the liquid crystal material 1 exhibits a red color. , X ° C.), and then ultraviolet rays around 365 nm (irradiation intensity: 13 mW / cm 2 ) are used as a light source, and the opening of the photo mask is passed through an optical filter (UV-35 / UV-D36A) using a mercury xenon lamp as a light source. The liquid crystal cell A was irradiated for 40 minutes through the portion (T-shaped).
Next, the photomask is removed, and then the liquid crystal cell A (liquid crystal material 1) is heated to 40 ° C. (second temperature) so that the second portion (the portion other than the first portion) of the liquid crystal material 1 exhibits green color. : Cooled to Y ° C. in FIG. 1 (B), and while maintaining the second temperature (40 ° C.), the above ultraviolet rays (irradiation intensity: 13 mW / cm 2 ) were applied to the entire liquid crystal cell A for 40 minutes. Irradiated.
Through the above steps, a liquid crystal cell A provided with the liquid crystal film 1 (cured film of the liquid crystal material 1) and the liquid crystal film 1 was produced.
Then, the tweezers were inserted into the gap of the liquid crystal cell A and slowly pulled up to peel the liquid crystal film 1 from the liquid crystal cell A. As a result, the liquid crystal film 1 was obtained.
The obtained liquid crystal film 1 was red and green, and had elasticity. Further, when the liquid crystal film 1 was pressed with a finger, the color changed. Therefore, in Example 4, it was found that the liquid crystal film 1 is obtained in which the orientation is fixed at different Bragg reflection wavelengths and the reflected light corresponding to the stress is obtained by applying the mechanical stress.
In the production of the liquid crystal film 1, the liquid crystal cell A is the liquid crystal cell 10 (after heating at the first temperature) in FIG. 1 (A) and the liquid crystal cell 10A (second temperature) in FIG. 1 (B). The two rubbing / peeling-treated PVA glass substrates correspond to the first substrate 12 and the second substrate 14 in FIGS. 1 (A) and 1 (B), and have a T-shape. The cut-out photomask corresponds to the photomask 16 in FIG. 1 (A), and the liquid crystal film 1 corresponds to the liquid crystal film 20 in FIG. 1 (B).
〔実施例5〕
<液晶フィルム2の作製>
T字形状に切り抜かれたフォトマスクを、U字形状に切り抜かれたフォトマスク(ネガティブパターン)に変更し、液晶材料1の第1の部分(U字形状に対応する部分)が緑色を呈するように、第1の温度を95℃とし、液晶材料1の第2の部分(第1の部分以外の部分)が青色を呈するように、第2の温度を75℃に変更したこと以外は、実施例4と同様にして、液晶フィルム2及び液晶フィルム2を備えた液晶セルBを得た。
得られた液晶フィルム2は、緑色及び青色を呈しており、弾性を有していた。また、液晶フィルム2を指で押すと色が変化した。したがって、実施例5では、異なるブラッグ反射の波長で配向が固定化され、さらに機械的応力の印加によって、その応力に対応する波長の反射光が得られる液晶フィルム2を作製できることがわかった。
[Example 5]
<Preparation of liquid crystal film 2>
The photomask cut out in a T shape is changed to a photomask cut out in a U shape (negative pattern) so that the first part (the part corresponding to the U shape) of the liquid crystal material 1 exhibits green color. Except that the first temperature was set to 95 ° C. and the second temperature was changed to 75 ° C. so that the second part (parts other than the first part) of the liquid crystal material 1 was blue. A liquid crystal cell B including a liquid crystal film 2 and a liquid crystal film 2 was obtained in the same manner as in Example 4.
The obtained liquid crystal film 2 had green and blue colors and had elasticity. Further, when the liquid crystal film 2 was pressed with a finger, the color changed. Therefore, in Example 5, it was found that the liquid crystal film 2 can be produced in which the orientation is fixed at different Bragg reflection wavelengths and the reflected light having a wavelength corresponding to the stress can be obtained by applying a mechanical stress.
〔実施例6〕
<液晶フィルム3の作製>
T字形状に切り抜かれたフォトマスクを、S字形状のフォトマスク(ポジティブパターン)に変更し、液晶材料1の第1の部分(S字形状に対応する部分以外の部分)が赤色を呈するように、第1の温度を105℃とし、液晶材料1の第2の部分(S字形状に対応する部分)が青色を呈するように、第2の温度を80℃に変更したこと以外は、実施例4と同様にして、液晶フィルム3及び液晶フィルム3を備えた液晶セルCを得た。
得られた液晶フィルム3は、赤色及び青色を呈しており、弾性を有していた。また、液晶フィルム3を指で押すと色が変化した。したがって、実施例6では、異なるブラッグ反射の波長で配向が固定化され、さらに機械的応力の印加によって、その応力に対応する波長の反射光が得られる液晶フィルム3を作製できることがわかった。
[Example 6]
<Preparation of liquid crystal film 3>
The photomask cut out in a T-shape is changed to an S-shaped photomask (positive pattern) so that the first part of the liquid crystal material 1 (the part other than the part corresponding to the S-shape) is red. Except for changing the second temperature to 80 ° C. so that the first temperature is 105 ° C. and the second portion (the portion corresponding to the S-shape) of the liquid crystal material 1 is blue. A liquid crystal cell C including a liquid crystal film 3 and a liquid crystal film 3 was obtained in the same manner as in Example 4.
The obtained liquid crystal film 3 had red and blue colors and had elasticity. Further, when the liquid crystal film 3 was pressed with a finger, the color changed. Therefore, in Example 6, it was found that the liquid crystal film 3 can be produced in which the orientation is fixed at different Bragg reflection wavelengths and the reflected light having a wavelength corresponding to the stress can be obtained by applying a mechanical stress.
〔実施例7〕
<液晶フィルム4の作製>
液晶材料1を液晶材料2に変更し、フォトマスクを用いずに、硬化後の液晶材料2が赤色を呈するように、液晶セルB全体を30℃で加熱し、紫外線を10分間照射したこと以外は、実施例4と同様にして、液晶フィルム4及び液晶フィルム4を備えた液晶セルDを得た。
得られた液晶フィルム4は、赤色を呈しており、弾性を有していた。また、液晶フィルム4を指で押すと色が変化した。したがって、実施例7では、ブラッグ反射の波長で配向が固定化され、さらに機械的応力の印加によって、その応力に対応する波長の反射光が得られる液晶フィルム4を作製できることがわかった。
[Example 7]
<Preparation of liquid crystal film 4>
Except for changing the liquid crystal material 1 to the liquid crystal material 2 and heating the entire liquid crystal cell B at 30 ° C. and irradiating with ultraviolet rays for 10 minutes so that the cured liquid crystal material 2 exhibits a red color without using a photo mask. Obtained a liquid crystal cell 4 and a liquid crystal cell D provided with the liquid crystal film 4 in the same manner as in Example 4.
The obtained liquid crystal film 4 had a red color and had elasticity. Further, when the liquid crystal film 4 was pressed with a finger, the color changed. Therefore, in Example 7, it was found that the liquid crystal film 4 can be produced in which the orientation is fixed at the wavelength of Bragg reflection and the reflected light having a wavelength corresponding to the stress can be obtained by applying a mechanical stress.
〔実施例8〕
<液晶フィルム5の作製>
液晶配向膜として2.0wt%のポリビニルアルコール(PVA)(Aldrich社製、MW:1.3×104〜2.3×104、加水分解度(hydrolyzed):87%〜89%)水溶液を調製した。スピンコーター(Active社製: ACT−220D II)を用いて、市販のスライドガラス(基板)に2.0wt%PVA水溶液を800rpmで10秒間、続けて2000rpmで20秒間スピン塗布し、PVA塗布基板を得た。その後、キュプラで巻いた棒を用いてPVA塗布基板を1軸方向に50回擦り、ラビング処理を施した.さらに、剥離操作に備えて、剥離剤を200 rpmで10秒間、続けて500rpmで10秒間スピン塗布した。これにより、ラビング・剥離処理PVAガラス基板を得た。なお、ラビング・剥離処理PVAガラス基板は計2枚作製した。
90°Cに加熱したホットステージ上で、2枚のラビング・剥離処理PVAガラス基板の間に200μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)スペーサーとともにHPC−Ac・Ca/BuE(液晶材料3)を挟んだ。さらに、せん断配向処理を施すことで、均質に配向した液晶材料3(厚さ200μm)を備えた液晶セルEを得た。
[Example 8]
<Preparation of liquid crystal film 5>
A liquid crystal alignment film as 2.0 wt% of polyvinyl alcohol (PVA) (Aldrich Corp., M W: 1.3 × 10 4 ~2.3 × 10 4, the degree of hydrolysis (hydrolyzed): 87% ~89% ) aqueous solution Was prepared. Using a spin coater (manufactured by Active: ACT-220D II), a 2.0 wt% PVA aqueous solution was spin-applied to a commercially available slide glass (base) at 800 rpm for 10 seconds, and subsequently at 2000 rpm for 20 seconds to apply the PVA-coated substrate. Obtained. Then, the PVA-coated substrate was rubbed 50 times in the uniaxial direction using a rod wound with cupra to perform a rubbing treatment. Further, in preparation for the peeling operation, the release agent was spin-applied at 200 rpm for 10 seconds, followed by 500 rpm for 10 seconds. As a result, a rubbing / peeling-treated PVA glass substrate was obtained. A total of two PVA glass substrates with rubbing / peeling treatment were produced.
HPC-Ac · Ca / BuE (liquid crystal material 3) was sandwiched between two rubbing / peeling treated PVA glass substrates with a 200 μm polytetrafluoroethylene (PTFE) spacer on a hot stage heated to 90 ° C. .. Further, by performing a shear alignment treatment, a liquid crystal cell E having a uniformly oriented liquid crystal material 3 (thickness 200 μm) was obtained.
次に、液晶セルE(液晶材料3)を100℃で加熱した。その後、水銀キセノンランプを光源とし、光学フィルター(UV−35/UV−D36A)を介して15mW/cm2程度の365nm付近の紫外線(UV)を液晶セルEに40分間照射した。
その後、液晶セルEを100℃に維持したまま、15mW/cm2の365nmの紫外線を10分間液晶セルEに照射した。これにより、液晶フィルム5(液晶材料3の硬化膜)及び液晶フィルム5を備えた液晶セルEを作製した。
その後、液晶セルEの隙間にピンセットを差し込み、ゆっくりと引き上げることによって液晶フィルム5を液晶セルEから剥離した。これにより、液晶フィルム5を得た。
得られた液晶フィルム5は、赤色を呈しており、弾性を有していた。また、液晶フィルム5を指で押すと青色に色が変化した。したがって、実施例8では、ブラッグ反射の波長で配向が固定化され、さらに機械的応力の印加によって、その応力に対応する波長の反射光が得られる液晶フィルム5を作製できることがわかった。
Next, the liquid crystal cell E (liquid crystal material 3) was heated at 100 ° C. Then, using a mercury xenon lamp as a light source, the liquid crystal cell E was irradiated with ultraviolet rays (UV) of about 15 mW / cm 2 at around 365 nm through an optical filter (UV-35 / UV-D36A) for 40 minutes.
Then, while maintaining the liquid crystal cell E at 100 ° C., the liquid crystal cell E was irradiated with ultraviolet rays of 15 mW / cm 2 at 365 nm for 10 minutes. As a result, a liquid crystal cell E provided with the liquid crystal film 5 (cured film of the liquid crystal material 3) and the liquid crystal film 5 was produced.
Then, the tweezers were inserted into the gap of the liquid crystal cell E and slowly pulled up to peel the liquid crystal film 5 from the liquid crystal cell E. As a result, the liquid crystal film 5 was obtained.
The obtained liquid crystal film 5 had a red color and had elasticity. Further, when the liquid crystal film 5 was pressed with a finger, the color changed to blue. Therefore, in Example 8, it was found that the liquid crystal film 5 can be produced in which the orientation is fixed at the wavelength of Bragg reflection and the reflected light having a wavelength corresponding to the stress can be obtained by applying a mechanical stress.
〔実施例9〕
<液晶フィルム6の作製>
液晶セルEにおいて、液晶材料3の厚さを500μmに変更したこと以外は、実施例8と同様にして、液晶フィルム6及び液晶セルFを得た。
得られた液晶フィルム6は、赤色を呈しており、弾性を有していた。なお、液晶フィルム6の弾性の評価については後述する。
[Example 9]
<Preparation of liquid crystal film 6>
In the liquid crystal cell E, the liquid crystal film 6 and the liquid crystal cell F were obtained in the same manner as in Example 8 except that the thickness of the liquid crystal material 3 was changed to 500 μm.
The obtained liquid crystal film 6 had a red color and had elasticity. The evaluation of the elasticity of the liquid crystal film 6 will be described later.
<評価>
(液晶材料及び液晶フィルムの光学特性)
−FT−IRスペクトルの測定−
実施例3で得た液晶材料3(HPC−Ac・Ca/BuE)を用いて、FT−IR(赤外全反射吸収測定法:ATR法)により、FT−IRスペクトルを測定した。結果を図2に示す。図2は実施例3のFT−IRスペクトルである。
図2に示すように、1730cm−1付近にC=O伸縮振動のピークが強く表れた。また、3300cm−1〜3600cm−1付近のOH伸縮振動のピークが減少した。したがって、実施例3の液晶材料3(HPC−Ac・Ca/BuE)は、アクリロイル・カルバメート化度およびブチリルエステル化度が十分であることが確認された。
<Evaluation>
(Optical characteristics of liquid crystal material and liquid crystal film)
-Measurement of FT-IR spectrum-
Using the liquid crystal material 3 (HPC-Ac · Ca / BuE) obtained in Example 3, the FT-IR spectrum was measured by FT-IR (infrared total reflection absorption measurement method: ATR method). The results are shown in FIG. FIG. 2 is an FT-IR spectrum of Example 3.
As shown in FIG. 2, the peak of C = O expansion / contraction vibration appeared strongly near 1730 cm -1 . In addition, the peak of OH expansion and contraction vibration near 3300 cm -1 to 3600 cm -1 decreased. Therefore, it was confirmed that the liquid crystal material 3 (HPC-Ac · Ca / BuE) of Example 3 had a sufficient degree of acryloyl carbamate formation and a degree of butyryl esterification.
−透過スペクトルの測定(紫外線照射前)−
実施例4、8で得た、紫外線照射前の液晶セルA(液晶材料1:HPC−Ac/BuE(1))及び液晶セルE(液晶材料3:HPC−Ac・Ca/BuE)を用いて、昇温過程での透過スペクトルを測定した。結果を図3、4に示す。図3は液晶材料1を備えた液晶セルAの昇温過程での透過スペクトルであり、図4は液晶材料3を備えた液晶セルEの昇温過程での透過スペクトルである。
図3に示すように、液晶材料1を備えた液晶セルAでは、60℃から120℃の昇温過程でブラッグ反射の波長は390nmから720nmへと長波長シフトすることがわかった。
図4に示すように、液晶材料3を備えた液晶セルEでは、55℃から125℃の昇温過程でブラッグ反射の波長は400nmから780nmへと長波長シフトすることがわかった。
これは、熱による外部刺激でコレステリック液晶の分子らせんピッチが拡大しているためと考えられる。したがって、実施例4で得た紫外線照射前の液晶セルA(液晶材料1:HPC−Ac/BuE(1))、及び、実施例8で得た紫外線照射前の液晶セルE(液晶材料3:HPC−Ac・Ca/BuE)はサーモトロピック液晶性を示すことがわかった。
-Measurement of transmission spectrum (before UV irradiation)-
Using the liquid crystal cell A (liquid crystal material 1: HPC-Ac / BuE (1)) and the liquid crystal cell E (liquid crystal material 3: HPC-Ac · Ca / BuE) obtained in Examples 4 and 8 before irradiation with ultraviolet rays. , The transmission spectrum in the heating process was measured. The results are shown in FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a transmission spectrum of the liquid crystal cell A provided with the liquid crystal material 1 in the temperature raising process, and FIG. 4 is a transmission spectrum of the liquid crystal cell E provided with the liquid crystal material 3 in the temperature rising process.
As shown in FIG. 3, in the liquid crystal cell A provided with the liquid crystal material 1, it was found that the wavelength of Bragg reflection shifts from 390 nm to 720 nm by a long wavelength in the process of raising the temperature from 60 ° C. to 120 ° C.
As shown in FIG. 4, in the liquid crystal cell E provided with the liquid crystal material 3, it was found that the wavelength of Bragg reflection shifts from 400 nm to 780 nm in the process of raising the temperature from 55 ° C to 125 ° C.
It is considered that this is because the molecular helix pitch of the cholesteric liquid crystal is expanded by the external stimulus by heat. Therefore, the liquid crystal cell A before ultraviolet irradiation obtained in Example 4 (liquid crystal material 1: HPC-Ac / BuE (1)) and the liquid crystal cell E before ultraviolet irradiation obtained in Example 8 (liquid crystal material 3: liquid crystal material 3:). HPC-Ac · Ca / BuE) was found to exhibit thermotropic liquid crystallinity.
−異なるブラッグ反射の波長での配向の固定化−
実施例4〜6で得た液晶フィルム1〜3を備える液晶セルA〜C(いずれも液晶材料1:HPC−Ac/BuE(1))を用いて、透過スペクトルを測定した。結果を図5〜7に示す。図5は実施例4(液晶フィルム1)の透過スペクトルであり、図6は実施例5(液晶フィルム2)の透過スペクトルであり、図7は実施例6(液晶フィルム3)の透過スペクトルである。
図5に示すように、実施例4では、ブラッグ反射が赤色を呈する波長領域(600nm付近)と緑色を呈する波長領域(530nm付近)とで配向が固定化された液晶フィルム1が得られた。
図6に示すように、実施例5では、ブラッグ反射が緑色を呈する波長領域(530nm付近)と青色を呈する波長領域(420nm付近)とで配向が固定化された液晶フィルム2が得られた。
図7に示すように、実施例6では、ブラッグ反射が赤色を呈する波長領域(600nm付近)と青色を呈する波長領域(450nm付近)とで配向が固定化された液晶フィルム3が得られた。
以上の結果から、実施例4〜6の液晶フィルム1〜3では、異なるブラッグ反射(三原色)で配向が固定化することが確認された。
-Fixed orientation at different Bragg reflection wavelengths-
The transmission spectrum was measured using the liquid crystal cells A to C (all liquid crystal materials 1: HPC-Ac / BuE (1)) provided with the liquid crystal films 1 to 3 obtained in Examples 4 to 6. The results are shown in FIGS. 5-7. FIG. 5 is a transmission spectrum of Example 4 (liquid crystal film 1), FIG. 6 is a transmission spectrum of Example 5 (liquid crystal film 2), and FIG. 7 is a transmission spectrum of Example 6 (liquid crystal film 3). ..
As shown in FIG. 5, in Example 4, a liquid crystal film 1 having a fixed orientation in a wavelength region in which Bragg reflection exhibits red (around 600 nm) and a wavelength region in which Bragg reflection exhibits green (around 530 nm) was obtained.
As shown in FIG. 6, in Example 5, a liquid crystal film 2 having a fixed orientation in a wavelength region in which Bragg reflection exhibits green (around 530 nm) and a wavelength region in which Bragg reflection exhibits blue (around 420 nm) was obtained.
As shown in FIG. 7, in Example 6, a liquid crystal film 3 having a fixed orientation in a wavelength region in which Bragg reflection exhibits red color (around 600 nm) and a wavelength region in which Bragg reflection exhibits blue color (around 450 nm) was obtained.
From the above results, it was confirmed that in the liquid crystal films 1 to 3 of Examples 4 to 6, the orientation was fixed by different Bragg reflections (three primary colors).
−紫外線照射前後における透過スペクトルの測定−
実施例8で得た液晶セルE(液晶フィルムの厚さ:200μm、HPC−Ac・Ca/BuE)を用いて、液晶セルEを100℃に維持しながら365nmの紫外線を10分間照射する前と後における、透過スペクトルを測定した。結果を図8に示す。図8は紫外線照射前後における実施例8の透過スペクトルである。
図8に示すように、実施例8では、紫外線を照射する前はブラッグ反射の波長が615nmであったのに対し、照射後は569nmへと短波長シフトした。これは、紫外線照射によって、アクリロイル基のC=C結合が開裂し、HPC側鎖に導入されたアクリロイル基同士で架橋し、分子らせんピッチを収縮しているためと考えられる。
さらに、紫外線照射後の実施例8を100℃から室温へと低温化させても、反射波長がほとんど変化しないことがわかった。これにより、HPC−Ac・Ca/BuEの分子らせん構造が固定化されたことが示唆された。
-Measurement of transmission spectrum before and after UV irradiation-
Using the liquid crystal cell E (thickness of liquid crystal film: 200 μm, HPC-Ac · Ca / BuE) obtained in Example 8, before irradiating the liquid crystal cell E with ultraviolet rays of 365 nm for 10 minutes while maintaining the liquid crystal cell E at 100 ° C. Later, the transmission spectrum was measured. The results are shown in FIG. FIG. 8 is a transmission spectrum of Example 8 before and after irradiation with ultraviolet rays.
As shown in FIG. 8, in Example 8, the wavelength of Bragg reflection was 615 nm before irradiation with ultraviolet rays, but the wavelength was shifted to 569 nm after irradiation. It is considered that this is because the C = C bond of the acryloyl group is cleaved by the irradiation with ultraviolet rays, the acryloyl groups introduced into the HPC side chain are cross-linked, and the molecular spiral pitch is contracted.
Furthermore, it was found that even if the temperature of Example 8 after irradiation with ultraviolet rays was lowered from 100 ° C. to room temperature, the reflected wavelength hardly changed. This suggested that the molecular helix structure of HPC-Ac · Ca / BuE was immobilized.
(液晶フィルムの弾性及び弾性率)
−機械的応力の印加−
実施例9で得た液晶フィルム6(HPC−Ac・Ca/BuE)に透明プラスチックスプーンで圧力(機械的応力)を印加した。この結果、目視でブラッグ反射が赤色から青色まで液晶フィルム6の色が変化することが確認された。これにより、ブラッグ反射の波長が短波長側へシフトし、らせんピッチが収縮したことが示唆された。さらに、液晶フィルム6は弾性を有しており、曲げることも可能であった。
(Elasticity and elastic modulus of liquid crystal film)
-Application of mechanical stress-
Pressure (mechanical stress) was applied to the liquid crystal film 6 (HPC-Ac · Ca / BuE) obtained in Example 9 with a transparent plastic spoon. As a result, it was visually confirmed that the color of the liquid crystal film 6 changed from red to blue in Bragg reflection. This suggests that the wavelength of Bragg reflection shifts to the short wavelength side and the spiral pitch contracts. Further, the liquid crystal film 6 has elasticity and can be bent.
−機械的応力の印加と緩和との繰り返し−
実施例7で得た液晶フィルム4(HPC−Ac/BuE(2))に対し、機械的応力の印加と緩和とを繰り返し行った。結果を図9に示す。図9は、実施例7における機械的応力の印加及び緩和のサイクル数とブラッグ反射波長との関係を示すグラフである。
図9に示すように、機械的応力の印加(短波長側へシフト)と緩和(長波長側へシフト)とを繰り返しても、元のブラッグ反射の波長に可逆的に戻ることがわかった。つまり、液晶フィルム4は弾性を有しており、かつブラッグ反射の波長を可逆的に変調することができることがわかった。
-Repeat application and relaxation of mechanical stress-
Mechanical stress was repeatedly applied and relaxed to the liquid crystal film 4 (HPC-Ac / BuE (2)) obtained in Example 7. The results are shown in FIG. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the number of cycles of applying and relaxing mechanical stress and the Bragg reflection wavelength in Example 7.
As shown in FIG. 9, it was found that even if the mechanical stress was repeatedly applied (shifted to the short wavelength side) and relaxed (shifted to the long wavelength side), the original Bragg reflection wavelength was reversibly returned. That is, it was found that the liquid crystal film 4 has elasticity and can reversibly modulate the wavelength of Bragg reflection.
本発明の液晶材料及び液晶フィルムは、液晶表示素子の表示材料に使用し得るだけでなく、フォトニックデバイス(液晶性を利用した各種センサー(歪みセンサー、ウェアラブルセンサー等)、光学素子等)にも利用することができる。このため、液晶表示素子の表示材料及びフォトニックデバイスに用いられる部品の製造、並びに、これらの販売に貢献するものであり、産業上の利用可能性を有する。 The liquid crystal material and liquid crystal film of the present invention can be used not only as a display material for a liquid crystal display element, but also as a photonic device (various sensors using liquid crystal properties (distortion sensor, wearable sensor, etc.), optical element, etc.). It can be used. Therefore, it contributes to the manufacture and sale of display materials for liquid crystal display elements and parts used for photonic devices, and has industrial applicability.
10,10A 液晶セル、12 第1の基板、14 第2の基板、16 フォトマスク、18 液晶材料、20 液晶フィルム 10, 10A liquid crystal cell, 12 first substrate, 14 second substrate, 16 photomask, 18 liquid crystal material, 20 liquid crystal film
Claims (19)
モノマー単位あたりの水酸基の平均個数が、0.3個以下であり、
不飽和二重結合を有する基のモノマー単位あたりの置換度が、0.01以上2.0以下であり、
前記不飽和二重結合を有する基が、下記一般式(1C)で表される基である、液晶材料。
(一般式(1A)中、X11 は、−(R 14 −O) h −を表し、X12及びX13は、それぞれ独立に、単結合、アルキレン基、−(R14−O)h−、又は、−C(=O)−R15−を表し、R11、R12及びR13は、それぞれ独立に、水素原子、不飽和二重結合を有する基、又は、疎水性基を表し、R14及びR15は、それぞれ独立に、アルキレン基を表し、hは、1以上10以下の整数を表し、n11は、2以上800以下の整数を表す。)
(一般式(1C)中、R 1C は、水素原子又はメチル基を表し、X 18 は、単結合、炭素数1〜18の直鎖若しくは分岐のアルキレン基、炭素数3〜18のシクロアルキレン基、炭素数6〜18のアリーレン基、又は、−O−、−NH−、−S−、及び−C(=O)−からなる群より選ばれる1つ若しくは2つ以上を連結した連結基を表し、p1は、1又は2の整数を表す。但し、X 18 の価数は、p1+1である。**は、上記一般式(1A)中、X 11 、X 12 、若しくはX 13 と結合する部分、又は、セルロース骨格の2位、3位、若しくは6位にある酸素原子と結合する部分を表すか、上記一般式(1B)中、X 16 若しくはX 17 と結合する部分、又は、セルロース骨格の3位、若しくは6位にある酸素原子と結合する部分を表す。) It contains a cellulose derivative having a molecular structure represented by the following general formula (1A ), and contains
The average number of hydroxyl groups per monomer unit is 0.3 or less.
Degree of substitution per monomer unit group having an unsaturated double bond state, and are 0.01 to 2.0,
The group having an unsaturated double bond, Ru Oh a group represented by the following general formula (1C), a liquid crystal material.
(In the general formula (1A), X 11 represents − (R 14 −O) h −, and X 12 and X 13 are independently single bonds, alkylene groups, − (R 14 −O) h −. , or, -C (= O) -R 15 - represents, R 11, R 12 and R 13 each independently represent a hydrogen atom, a group having an unsaturated double bond, or a hydrophobic group, R 14 and R 15 each independently represent an alkylene group, h represents an integer of 1 or more and 10 or less, and n11 represents an integer of 2 or more and 800 or less.)
(In the general formula (1C), R 1C represents a hydrogen atom or a methyl group, X 18 is a single bond, a linear or branched alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, and a cycloalkylene group having 3 to 18 carbon atoms. , An arylene group having 6 to 18 carbon atoms, or a linking group in which one or two or more selected from the group consisting of -O-, -NH-, -S-, and -C (= O)-is linked. Represented, p1 represents an integer of 1 or 2. However, the valence of X 18 is p1 + 1. ** is combined with X 11 , X 12 , or X 13 in the above general formula (1A). Represents a portion or a portion of the cellulose skeleton that binds to an oxygen atom at the 2-position, 3-position, or 6-position, or in the above general formula (1B), a portion that binds to X 16 or X 17 , or a cellulose skeleton Represents the part that bonds with the oxygen atom at the 3rd or 6th position of.)
(一般式(1A−1)中、R1は、−CH2−CH2−、又は、−CH2−CH(CH3)−を表し、R11、R12及びR13は、それぞれ独立に、水素原子、不飽和二重結合を有する基、又は、疎水性基を表し、m1、t1及びr1は、それぞれ独立に、0以上10以下の整数を表し、n13は、2以上800以下の整数を表す。) The liquid crystal material according to claim 1 or 2, wherein the molecular structure represented by the general formula (1A) is a molecular structure represented by the following general formula (1A-1).
(In the general formula (1A-1), R 1 represents -CH 2- CH 2- or -CH 2- CH (CH 3 )-, and R 11 , R 12 and R 13 are independent of each other. , Hydrogen atom, a group having an unsaturated double bond, or a hydrophobic group, m1, t1 and r1 independently represent an integer of 0 or more and 10 or less, and n13 is an integer of 2 or more and 800 or less. Represents.)
下記一般式(2A)で表される分子構造を有するセルロース誘導体を含み、
モノマー単位あたりの水酸基の平均個数が、0.3個以下であり、
前記セルロース誘導体が、モノマー単位同士を連結する連結基を有する基を含み、
前記連結基を有する基が、下記一般式(2C)で表される基である、液晶フィルム。
(一般式(2A)中、X21 は、−(R 24 −O) j −を表し、−X22及びX23は、それぞれ独立に、単結合、アルキレン基、−(R24−O)j−、又は、−C(=O)−R25−を表し、R21、R22及びR23は、それぞれ独立に、水素原子、前記連結基を有する基、又は、疎水性基であり、R24及びR25は、それぞれ独立に、アルキレン基を表し、jは、1以上10以下の整数を表し、n21は、2以上800以下の整数を表す。)
(一般式(2C)中、R 2C は、水素原子又はメチル基を表し、X 28 は、単結合、炭素数1〜18の直鎖若しくは分岐のアルキレン基、炭素数3〜18のシクロアルキレン基、炭素数6〜18のアリーレン基、又は、−O−、−NH−、−S−、及び−C(=O)−からなる群より選ばれる1つ若しくは2つ以上を連結した連結基を表し、p2は、1又は2の整数を表す。但し、X 28 の価数は、p2+1である。*は、モノマー単位同士が連結されたときの結合位置を表す。**は、上記一般式(2A)中、X 21 、X 22 、若しくはX 23 と結合する部分、又は、セルロース骨格の2位、3位、若しくは6位にある酸素原子と結合する部分を表すか、上記一般式(2B)中、X 26 若しくはX 27 と結合する部分、又は、セルロース骨格の3位、若しくは6位にある酸素原子と結合する部分を表す。) Has a three-dimensional structure
It contains a cellulose derivative having a molecular structure represented by the following general formula (2A ), and contains
The average number of hydroxyl groups per monomer unit is 0.3 or less.
The cellulose derivative is seen containing a group having a linking group linking monomer units together,
A liquid crystal film in which the group having the linking group is a group represented by the following general formula (2C) .
(In the general formula (2A), X 21 represents − (R 24- O) j −, and −X 22 and X 23 are independently single bond, alkylene group, − (R 24- O) j. -, or, -C (= O) -R 25 - represents, R 21, R 22 and R 23 each independently represent a hydrogen atom, a group having the linkage group, or a hydrophobic radical, R 24 and R 25 each independently represent an alkylene group, j represents an integer of 1 or more and 10 or less, and n21 represents an integer of 2 or more and 800 or less.)
(In the general formula (2C), R 2C represents a hydrogen atom or a methyl group, and X 28 is a single bond, a linear or branched alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, or a cycloalkylene group having 3 to 18 carbon atoms. , An arylene group having 6 to 18 carbon atoms, or a linking group in which one or two or more selected from the group consisting of -O-, -NH-, -S-, and -C (= O)-is linked. Represented, p2 represents an integer of 1 or 2. However, the valence of X 28 is p2 + 1. * Represents the bond position when the monomer units are linked. ** represents the above general formula. In (2A), the portion that binds to X 21 , X 22 , or X 23 , or the portion that binds to an oxygen atom at the 2, 3, or 6 position of the cellulose skeleton is represented, or the above general formula (2B) ), Represents a portion that binds to X 26 or X 27 , or a portion that binds to an oxygen atom at the 3- or 6-position of the cellulose skeleton.)
(一般式(2A−1)中、R2は、−CH2−CH2−、又は、−CH2−CH(CH3)−を表し、R21、R22及びR23は、それぞれ独立に、水素原子、前記連結基を有する基、又は、疎水性基を表し、m2、t2及びr2は、それぞれ独立に、0以上10以下の整数を表し、n23は、2以上800以下の整数を表す。) The liquid crystal film according to claim 8 or 9, wherein the molecular structure represented by the general formula (2A) is a molecular structure represented by the following general formula (2A-1).
(In the general formula (2A-1), R 2 represents -CH 2- CH 2- or -CH 2- CH (CH 3 )-, and R 21 , R 22 and R 23 are independent of each other. , Hydrogen atom, the group having the linking group, or the hydrophobic group, m2, t2 and r2 independently represent an integer of 0 or more and 10 or less, and n23 represents an integer of 2 or more and 800 or less. .)
基板上に付与された前記液晶材料に、熱を加える工程又は紫外線を照射する工程と、
を有する、液晶フィルムの製造方法。 The step of applying the liquid crystal material according to any one of claims 1 to 7 onto a substrate, and
A step of applying heat or a step of irradiating ultraviolet rays to the liquid crystal material applied on the substrate,
A method for producing a liquid crystal film.
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