JPH06207022A - 液晶性高分子重合体 - Google Patents

液晶性高分子重合体

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JPH06207022A
JPH06207022A JP27685391A JP27685391A JPH06207022A JP H06207022 A JPH06207022 A JP H06207022A JP 27685391 A JP27685391 A JP 27685391A JP 27685391 A JP27685391 A JP 27685391A JP H06207022 A JPH06207022 A JP H06207022A
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JP
Japan
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formula
liquid
liquid crystalline
carbon
liquid crystal
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Pending
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JP27685391A
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English (en)
Inventor
Yoshio Imai
淑夫 今井
Masaaki Kakimoto
雅明 柿本
Efu Kuurei Enu
エヌ.エフ.クーレイ
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Showa Shell Sekiyu KK
Original Assignee
Showa Shell Sekiyu KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 成膜加工性に優れ、大面積・屈曲画面型のフ
ィルムディスプレーの実現を容易化することができる液
晶性高分子重合体およびその製法。 【構成】 下記一般式 【化1】 (式中、Rは 【化2】 を表わし、mは2〜14の整数、nは繰返し単位の数
を、*は不斉炭素を表わす)で示される液晶性高分子重
合体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規な単量体およびそ
れを利用した液晶性高分子重合体に関するものであり、
適当な配向処理により分子配向秩序性を有する薄膜が形
成可能なものである。本発明の化合物は、低分子液晶と
同様に電場などの外場で可逆的に変化でき、表示素子や
記録保持素子および種々の電気光学装置、さらに非線形
光学材料などに応用可能である。本発明の化合物は、成
膜加工性に優れ、大面積・屈曲画面型のフィルムディス
プレーの実現を容易化することができる。
【0002】
【従来技術】従来の液晶表示素子は、主として低分子液
晶を使用した電気光学装置であり、TN型、ねじれTN
型および強誘電液晶型の駆動方法が提案され、一部実用
化されている。しかしながら、TN型およびSTN型の
駆動方式の液晶ディスブレイは、応答速度が数十ミリセ
コンドで遅く、視野角も非常にせまく、高速駆動型ソフ
トに対応するのが難しい。また、強誘電性液晶を用いた
駆動方式は、1)高速応答、2)メモリー性により大型
高品質ディスプレーが実現できると考えられていたが、
現状では実用化に向けて困難な問題が山積している。側
鎖型高分子液晶は、高分子の骨格鎖にフレキシブルなス
ペーサーを介してメソゲン基が結合した構造を持つもの
であり、自己支持性を有し、フィルム形成が可能で、表
示画面の曲面加工および大画面化が容易である。高分子
液晶を用いた液晶ディスブレーには、 1)ネマチック型 2)コレステリック型 3)強誘電性型 などが提案されているが、実用化に向けて種々の課題が
ある。すなわち、 低分子液晶に比較して、高粘度のため応答速度は数百
ミリセコンドと極めて遅く実用的ではない。 配向の均一性が不充分である。 実用的な電気光学特性が得られない。 これらの課題を解決するために(1)様々な主鎖構造や
液晶基の検討および(2)高分子液晶と低分子液晶との
複合系、さらに(3)低分子液晶を分散させたマトリッ
クス高分子液晶などが提案されている。しかしながら、
これらの従来技術においては、相分離を起こさず、均質
で安定な液晶相を得ることが難しく、室温を含む充分広
い温度範囲において、低粘性で高速応答を実現すること
が容易ではない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記の
問題を解決するために鋭意検討した結果、主鎖構造にポ
リシロキサン構造を有し、側鎖部分の末端部に不斉炭素
構造を有するエステル型メソーゲン成分を導入した液晶
性高分子を合成し、液晶相が容易に発現し、配向制御性
および成膜性、耐久性、熱安定性さらに相溶性に優れ、
電気光学的液晶素子および記録保持素子等に利用可能な
液晶性高分子化合物を発明するに至った。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の第1は、下記一
般式
【化5】 (式中、Rは
【化6】 を表わし、mは2〜14の整数、*は不斉炭素を表わ
す)で表わされる液晶性単量体に関する。本発明の第2
は、下記一般式
【化7】 (式中、Rは
【化8】 を表わし、mは2〜14の整数、nは繰返し単位の数
を、*は不斉炭素を表わす)で示される液晶性高分子重
合体に関する。本発明の第3は、4−(1−アルケニル
オキシ)−ビフェニル−4′−カルボン酸ハロゲン化物
(アルケニルは炭素数4〜16である)と2−メチルブ
チル4−ヒドロキシベンゾエートとを反応させることを
特徴とする請求項1記載の液晶性単量体を製造する方法
に関する。本発明の第4はSi原子に直接水素原子が多
数結合しているポリシロキサンに、分子の一方の末端部
に液晶性を発現しうる不斉炭素部分と他の末端部に炭素
・炭素不飽和基を有する液晶性化合物を反応させること
により、ポリシロキサン主鎖に多数の液晶性化合物を懸
垂させたことを特徴とする液晶性高分子重合体の製法に
関する。
【0005】以下に本発明の詳細について述べる。前記
式〔1〕で示される単量体および式〔2〕で示される繰
返し単位を有する液晶性高分子化合物は、たとえば、つ
ぎの合成経路により製造される。 (1)メソーゲン成分の製造 高分子液晶ポリマーに強誘電性を付与することで高速・
大面積表示が可能になる。本発明においては、メソーゲ
ン成分の分子構造に1)不斉炭素を導入して、2)分子
長軸に垂直な双極子モーメントを発生させ、強誘電性液
晶相を発現させた。すなわち、下記反応式に示すように
4−ベンジルオキシ安息香酸クロリドと2−メチルブタ
ノールとを塩基の存在下、ジクロルメタン中で反応さ
せ、2−メチルブチル4−ベンジルオキシベンゾエート
を合成する。このもの水素雰囲気下、パラジウム炭素に
より脱ベンジルして、2−メチルブチル4−ベンジルオ
キシベンゾエート式〔a〕を得た。一方、4−ヒドロキ
シビフェニル−4′−カルボン酸メチルエステルと1−
アルケニルブロミドに無水炭酸カリウムを作用させ、4
−(1−アルケニルオキシ)ビフェニル−4′−カルボ
ン酸メチルエステルを得る。このものをアルカリの存在
下、エステル加水分解を行ない、4−(1−アルケニル
オキシ)ビフェニル−4′−カルボン酸〔b〕を得、つ
いでこれを酸クロリド〔b′〕に変換した。式〔a〕の
光学活性2−メチル4−ベンジルオキシベンゾエート化
合物と前記式〔b′〕の酸クロリドとを反応させて、メ
ソーゲン成分である化合物〔c〕を製造した。
【化9】
【化10】
【化11】 (Rは、前記と同一) 末端アルケニル側鎖の炭素数mは、形成させる液晶性の
性質に関与し重要な構造因子であり、本発明ではnは2
〜20、好ましくは2〜14の範囲である。
【0006】(2)主鎖ポリマーの製造 主鎖構造は、液晶相の発現、相転移温度の範囲および側
鎖の運動性等に重要な影響を与える。本発明において
は、主鎖構造として柔軟性をもつポリシロキサン構造を
使用して高速応答性とTgを低下させ、室温応答を可能
にした。すなわち、ジクロルメチルシランNモルとトリ
メチルシリルクロリドMモルとを濃塩酸の存在下、TH
F中にて低温重合させ、目的とする化合物〔d〕を得
る。 (以下余白)
【化12】
【0007】(3)液晶性高分子重合体の製造 液晶性高分子化合物は、たとえば、メソーゲン成分式
〔c〕と主鎖ポリシロキサン式〔d〕とをヒドロシリル
化反応させることにより製造することができる。すなわ
ち、化合物式〔c〕とポリシロキサン式〔d〕とを反応
溶媒に溶解させて、適当な温度に加熱した後、白金触媒
を加えて重合させることができる。本発明に用いること
のできる反応溶媒としては、エーテル例えばジオキサ
ン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテルまた塩素化
された溶媒、例えばジクロルメタン、トリクロルメタ
ン、1,2−ジクロルエタンさらに炭化水素、例えばn
−ヘキサン、ヘプタン、オクタン、石油エーテル、ベン
ゼン、トルエン、アセトン、メチルエチルケトン等が挙
げられる。好ましくは、ジクロルメタン、トリクロルメ
タン、ベンゼンおよびトルエンである。白金触媒として
は、PtCl4、H2PtCl66H2O、白金−アルコー
ル錯体、白金−オレフィン錯体等が用いられるが、ジシ
クロペンタジエニルPt(II)クロライドが好適と言え
る。
【化13】
【0008】
【実施例】
実施例1 1) 光学活性2−メチルブチル 4−ベンジルオキシ
ベンゾエートの合成
【化14】 4−ベンジルオキシ安息香酸クロリド2.3gを塩化メ
チレン20mlに溶解させ、次いで光学活性な2−メチ
ルブタノール0.88gとジメチルアミノピリジン0.
2gとトリエチルアミン1.01gとを塩化メチレン1
0mlに溶解した溶液を氷冷下にて少量づつ加えた。反
応混合物を室温に戻し、一昼夜反応させ、反応液を氷水
に投入し、塩化メチレンにて抽出し塩化メチレン相を希
塩酸、水、1N炭酸ナトリウム水溶液、水にて順次洗浄
し、無水硫酸マグネシウムにて乾燥して溶媒を留去し、
粗生成物を得た。これをトルエン−シリカゲルカラムク
ロマトグラフで処理し、さらにエタノールにて再結晶し
て目的物2.4gを得た。 2) 2−メチルブチル 4−ヒドロキシベンゾエート
の合成
【化15】 1)で得られた化合物をメタノール30mlに溶解し、
10%担持Pd−カーボン0.24gを加え、水素雰囲
気下水添反応を行ない、目的化合物1.6gを得た。 3) 4−(1−ヘキセニルオキシ)ビフェニル−4′
−カルボン酸の合成
【化16】 4−ヒドロキシビフェニル−4′−カルボン酸メチルエ
ステル2.28g、1−ヘキセニルブロミド1.63g
および無水炭酸カリウム2.07gをアセトン溶媒50
mlに加え、約8時間緩やかに還流させた。このものを
氷水500ml中に投入し、塩化メチレンにて抽出し、
有機層を回収・脱溶媒して、さらにシリカゲルクロマト
グラフ処理して、有機物3.4gを得た。このものをK
OH1.6gを溶かしたメタノール30ml中に加え、
一昼夜緩やかに還流させた。次いで、氷水300ml中
に投入し、析出した白色粉末を濾別し、さらに充分水洗
したのち1NHClにて中性にして、捕集・乾燥して目
的化合物2.8gを得た。 4) 4−(2−メチルブチルオキシカルボニル)フェ
ニル 4′−(1−ヘキセニルオキシ)ビフェニル−4
−カルボキシレートの合成
【化17】 (Rは、前記と同一) 4−(1−ヘキセニル)ビフェニル−4−カルボン酸
1.20gを過剰の塩化チオニルと共に還流下に6時間
加熱した後、未反応の塩化チオニルを留去して4−n−
デシルオキシジフェニルカルボン酸塩化物を得た。酸塩
化物を塩化メチレン12.0mlに溶解した溶液に、先
に合成した4−ヒドロキシ安息香酸2−メチルブチルエ
ステル0.832g、トリエチルアミン0.41gおよ
びジメチルアミノピリジン0.3gを塩化メチレン30
mlに溶解したものを氷冷下徐々に加え室温にて一昼夜
反応させた。次いで、反応液を氷水に投入し、塩化メチ
レンにて抽出し、塩化メチレン相を希塩酸、水、炭酸ナ
トリウム水溶液、そして水の順に洗浄して、無水硫酸ナ
トリウムで乾燥した後溶媒を留去して、粗生成物を得
た。これをトルエン−シリカゲルカラムクロマトグラフ
法により精製して、光学活性な目的化合物〔C〕1.0
8gを得た。相転移点の測定等には該化合物を無水エタ
ノールにて再結晶して更に精製して用いた。このもの
は、DSC熱分析および偏光顕微鏡による観察により液
晶相転移を示した。
【表1】 1H−NMR(COCl3)δppm: 8.10(4H、m、Ar−H) 7.60(4H、m、Ar−H) 7.20(2H、m、Ar−H) 6.90(2H、m、Ar−H) 6.0〜5.5(1H、m、CH=CH2) 4.90(2H、m、−O−CH2−) 2.10(H、m、CH) 1.9−1.1(8H、m、−CH2−) 1.0(3H、d、−CH3) 0.90(3H、m、−CH3) 実施例2 下式〔d〕化合物の合成
【化18】 2雰囲気下、濃塩酸2.35mlおよびテトラヒドロ
フラン0.07gの混合溶液中に、−10℃に保ちなが
らジクロロメチルシラン〔CH3SiCl2H〕とトリメ
チルクロルシラン〔(CH33SiCl〕をN対Mの重
量比が表2になるように混合したものをゆっくり滴下
し、さらに24時間撹拌した。このものを水−トルエン
にて抽出処理し、トルエン層を回収し、無水硫酸マグネ
シウムにて乾燥したのち脱溶媒し、更に軽質留分を真空
下150℃にて留去し、目的とするポリシロキサン
〔d〕を得た。重合度は、N対Mの重量比を変えること
により制御することができた。製造したポリシロキサン
の分子量を表2に示した。 実施例3 下式〔f〕化合物の合成
【化19】 実施例1の4)のメソーゲン成分化合物1.0gと実施
例2のポリシロキサン0.1gとを乾燥トルエンに溶解
し、窒素気流下、110℃にて撹拌しながら、ジシクロ
ペンタジエニルPt(II)クロライド200μlの0.
2ml塩化メチレン溶液をシリンジにてゆっくり滴下し
たのち、更に110℃にて24時間撹拌した。赤外吸収
スペクトル分析により、2170cm-1のSi−H特性
吸収ピークの消失を確認したのち、反応液を室温まで冷
却し、過剰量のテトラヒドロフランを加えて目的とする
重合物を析出させた。この析出操作を数回くり返して、
重合物の精製を行った。種々の分子量の実施例2で製造
したポリシロキサンを原料として合成した液晶性高分子
重合体〔f〕の物性を表3に示した。
【表2】 主鎖ポリシロキサンの分子量 N:M Mw/Mn Mn GPC VPO 4:3 1.3 6100 1800 4:2 1.3 6600 1900 4:1 1.5 7300 2100 10:1 1.4 8200 2250 20:1 1.4 9000 2500 25:1 1.7 12400 3000 35:1 1.9 38000 9500 (注) GPCはゲル浸透クロマトグラフィー VPOは浸透圧測定法
【表3】 液晶性高分子重合体の諸物性 POLYMER TRANSITION (℃) Mn Mw/Mn HEATING COOLING (ONSET) (ONSET) 4800 1.04 Sc* 192 SA 212 I I 220 SA 188 Sc* 10500 1.16 Sc* 194 SA 215 I I 222 SA 190 Sc* 12000 1.08 Sc* 197 SA 221 I I 227 SA 198 Sc* 21000 1.33 Sc* 203 SA 231 I I 241 SA 208 Sc* 21200 1.26 Sc* 202 SA 231 I I 241 SA 207 Sc* 22800 1.46 Sc* 202 SA 229 I I 240 SA 208 Sc* 24000 1.33 Sc* 213 SA 252 I I 249 SA 215 Sc* 29800 1.61 SA 251 I I 249 SA - 36100 1.31 SA 253 I I 251 SA - (注) Sc*はSmectic C相 SAはSmectic A相 IはIsotropic相
【0009】
【効果】本発明の液晶性高分子重合体は、成膜加工性に
優れ、大面積・屈曲画面型のフィルムディスプレーの実
現を容易化することができる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式 【化1】 (式中、Rは 【化2】 を表わし、mは2〜14の整数、*は不斉炭素を表わ
    す)で表わされる液晶性単量体。
  2. 【請求項2】 下記一般式 【化3】 (式中、Rは 【化4】 を表わし、mは2〜14の整数、nは繰返し単位の数
    を、*は不斉炭素を表わす)で示される液晶性高分子重
    合体。
  3. 【請求項3】 4−(1−アルケニルオキシ)−ビフェ
    ニル−4′−カルボン酸ハロゲン化物(アルケニルは炭
    素数4〜16である)と2−メチルブチル4−ヒドロキ
    シベンゾエートとを反応させることを特徴とする請求項
    1記載の液晶性単量体を製造する方法。
  4. 【請求項4】 Si原子に直接水素原子が多数結合して
    いるポリシロキサンに、分子の一方の末端部に液晶性を
    発現しうる不斉炭素部分と他の末端部に炭素・炭素不飽
    和基を有する液晶性化合物を反応させることにより、ポ
    リシロキサン主鎖に多数の液晶性化合物を懸垂させたこ
    とを特徴とする液晶性高分子重合体の製法。
JP27685391A 1991-09-27 1991-09-27 液晶性高分子重合体 Pending JPH06207022A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07316257A (ja) * 1994-05-20 1995-12-05 Fuji Photo Film Co Ltd 重合組成物、光学異方性シートとその製造方法及びそれを用いた液晶表示装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07316257A (ja) * 1994-05-20 1995-12-05 Fuji Photo Film Co Ltd 重合組成物、光学異方性シートとその製造方法及びそれを用いた液晶表示装置

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