PL166902B1

PL166902B1 - Mieszaniny ciekłokrystaliczne zawierające związki z pierścieniem 1,3-dioksa-2-boranu

Info

Publication number: PL166902B1
Application number: PL29410592A
Authority: PL
Inventors: Roman Dabrowski; Wladimir Bezborodow; Oleg Grinkiewicz; Krzysztof Czuprynski; Jaroslaw Szulc; Walery Lapanik; Jerzy Dziaduszek
Original assignee: Wojskowa Akad Tech
Priority date: 1992-01-23
Filing date: 1992-01-23
Publication date: 1995-06-30
Also published as: PL294105A1

Abstract

Mieszaniny ciekłokrystaliczne zawierające związki z pierścieniem 1,3-dioksa-2-boranu będące co najmniej dwuskładnikowymi mieszaninami zawierającymi modyfikatory, wybrane z grupy obejmującej związki optycznie czynne, rozpuszczalniki oraz barwniki, lub inne znane związki ciekłokrystaliczne, polarne i niepolame, znamienne tym, że zawierają przynajmniej jeden związek o wzorze ogólnym 1, w którym Ra oznacza R1 a Rb oznacza R albo Ra oznacza R2 a Rb oznacza R1, gdzie R1 jest grupą alkilową -CnH2n+l lub alkenylową -CnH2n-l, przy czym n przyjmuje wartości od 1 do 10 w przypadku grupy alkilowej lub 2do 10 w przypadku grupy alkenylowej natomiast R2 oznacza fragment cząsteczki o wzorze 2, w którym Xi,X2 są jednakowe lub różne i oznaczają atom wodoru, fluoru albo chloru a A oznacza jedną grupę ze zbioru: -NCS, -OCH2F -OCHF2, -CH2F, -CHF2, -CF3, -F, lub wzorze 3, w którym Xi, X2, Χ3, Χ4 są jednakowe lub różne i oznaczają atom wodoru, fluoru albo chloru, Z oznacza wiązanie poje dyncze lub grupę -OCO-, -COO-, CH2O-, -CH2 -CH2- , A oznacza jedną grupę ze zbioru: -NCS, -OCH2F, -OCHF2, -OCF3, -CH2F, -CHF2, -CF3, -F w ilości od 2 do 30% wagowych a pozostałe składniki są znanymi związkami.

Description

Wynalazek dotyczy mieszanin ciekłokrystalicznych zawierających związki z pierścieniem

1,3-dioksa-2-boranu wykorzystywanych jako element urządzeń do wizualizacji informacji.

Znane są związki ciekłokrystaliczne zawierające pierścień 1,3-dioksa-2-boranu, np. opis patentowy USA 4 853 150, i zgłoszenia patentowe japońskie 61-83190 i 61-10972. Opisane związki posiadają w położeniu terminalnym cząsteczki grupę polarną - cyjanową, charakteryzują się więc one bardzo dużą anizotropią dielektryczną, Δε przyjmuje wartość +70 ale jednocześnie związki te charakteryzują się bardzo dużymi lepkościami, co ogranicza ich zastosowanie.

Do zastosowań praktycznych potrzebne są związki charakteryzujące się mniejszą lepkością, małą zawartością zanieczyszczeń o charakterze jonowym i mniejszą polarnością, o wyższej odporności, z niższymi wartościami stosunku Δε/ειι i niższymi wartościami stałych elastyczności w porównaniu do cyjanozwiązków.

W polskich opisach patentowych nr 138 287, 137 996, (USA 4 528 116) opisane są przez nas związki należące do szeregu homologicznego 4-(trans-4-n-alkilocykloheksylo)-1-izotiocyjanianobenzenów. Związki te charakteryzują się bardzo niską lepkością, niskimi temperaturami topnienia i można z nich uzyskiwać mieszaniny o szerokim zakresie fazy nematycznej. Ciekłokrystaliczne izotiocyjaniany można mieszać z różnymi grupami związków polarnych i niepolarnych, ale w przypadku mieszania ich z cyjanozwiązkami uzyskuje się mieszaniny o wyższym przewodnictwie elektrycznym niż wtedy gdy miesza się je z innymi związkami polarnymi lub niepolarnymi. Niskie przewodnictwo jest bardzo ważnym parametrem mieszanin decydującym o trwałości wskaźników i o możliwości zastosowania np. w płaskich ekranach TV.

Okazało się, że również w przypadku pochodnych l,3-dioksa-2-boranu jest możliwe uzyskanie związków o bardziej korzystnych właściwościach dla zastosowań w stosunku do znanego stanu techniki, szczególnie przydatnych jako składniki mieszanin zawierających wspomniane wyżej izotiocyjaniany.

Mieszaniny ciekłokrystaliczne zawierające związki z pierścieniem 1,3-dioksa-2-boranu będące przedmiotem wynalazku są, co najmniej dwuskładnikowymi mieszaninami zawierają przynajmniej jeden związek o wzorze ogólnym 1, w którym Ra oznacza R1 a Rb oznacza R² albo Ra oznacza R² a Rb oznacza R1 gdzie R1 jest grupą alkilową -C_nH2n+ lub alkenylową -C_nH2n-1,

166 902 przy czym n przyjmuje wartości od 1do 10 w przypadku grupy alkilowej lub 2 do 10 w przypadku grupy alkenylowej natomiast R² oznacza fragment cząsteczki o wzorze 2, w którym Χι,Χζ są jednakowe lub różne i oznaczają atom wodoru, fluoru albo chloru a A oznacza jedną grupę ze zbioru: -NCS, -OCH2F, -OCHF2, -CH₂F, -CHF2, -CF3, -F, lub wzorze 3, w których Χι, Χ2, Χ3, Χ4 są jednakowe lub różne i oznaczają atom wodoru, fluoru albo chloru, Z oznacza wiązanie pojedyncze lub grupę -OCO-, -COO-, CH2O-, -CH2-CH2-, A oznacza jedną grupę ze zbioru: -NCS, -OCH2F, -OCHF2, -OCF3, -CH2F, -CHF2, -CF\ -F w ilości od 2 do 30% wagowych a pozostałe składniki są znanymi związkami ciekłokrystalicznymi, polarnymi i niepolarnymi oraz modyfikatorami, wybranymi z grupy obejmującej związki optycznie czynne, rozpuszczalniki oraz barwniki.

Według podanej definicji wzoru ogólnego związkami o optymalnych właściwości aplikacyjnych są związki dwupierścieniowe o wzorach 1a i 1b oraz ich fluoropochodne o wzorach 1c i 1d; we wzorach 1a- 1d R2 ma takie same znaczenia jak we wzorze 1.

Związki te zwykle mają niskie temperatury klarowania, bądź są tylko cieczami izotropowymi i stanowią niekiedy składnik mieszanin w ilościach 1 0% wagowych, ponieważ dosyć silnie obniżają temperaturę klarowania. Większy udział związków o wzorze 1 w różnych mieszaninach jest możliwy i zalecany w przypadku związków trójpierścieniowych, z których są preferowane związki o wzorze 1e-1r. Mieszaniny zawierające w swoim składzie większe ilości związków o wzorze 1 charakteryzują się niższym napięciem progowym; napięcie progowe obniża się proporcjonalnie do ich stężenia w mieszaninie. Ze związków polarnych szczególnie preferowane są związki z terminalną grupą -NCS, z których przykłady szczególnie użytecznych opisano przez wzory 4-6, w których R³ oznacza grupę alkilową lub alkenylową zawierającą do 10 atomów węgla.

Związki te umożliwiają uzyskanie mieszanin o niskiej lepkości, szerokim zakresie fazy nematycznej. Mieszaniny zawierające te związki mają niskie napięcie progowe oraz duże wartości anizotropii optycznej. Gdy mieszanina zawiera jednocześnie przynajmniej jeden związek o wzorze 1 i przynajmniej jeden związek z grupy o wzorach od 4 do 9 charakteryzuje się współczynnikiem anizotropii optycznej Δη= 0,15-0,2. Natomiast gdy zawiera jednocześnie przynajmniej jeden związek o wzorze 1 i przynajmniej jeden związek z grupy o wzorach 10-14 uzyskuje się Δ n< 0,15. We wzorach 10-14 R³ posiada omówione wyżej znaczenie a R4 oznacza grupę alkilową lub alkenylową do 10 atomów węgla (R3 i r4 mogą mieć jednakowe wartości), zaś m oznacza 1 lub 2.

Wynalazek zostanie bliżej wyjaśniony w oparciu o przykłady.

Przykład I.

1. Mieszanina trójskładnikowa A o składzie w % wagowych:

4-(trans-4-propylocykloheksylo)-1 -izotiocyjanianobenzen 40%

4-(trans-4-heksylocykloheksylo)-1 -izotiocyjanianobenzen 42%

4-(trans-4-oktylocykloheksylo)-l -izotiocyjanianobenzen 18% klaruje się w temperaturze Tn-i = 41,5°C, a w temperaturze 20°C ma następujące właściwości: lepkość η = 11, mPa-s, anizotropię optyczną Δ n= 0,17, anizotropię dielektryczną Δε = 7,2, napięcie progowe Vio= 1,6 V.

Mieszanina o składzie w % wagowych:

mieszanina A 90% ester 4-trifluorometylofenylowy kwasu 4-(5-pentylo-l,3-dioksa-2-boranylo)-2-fluoroben zoesowego 10% klaruje się w temperaturze 42,5°C, a w 20°C następujące właściwości: η = 12,5 mPa-s, Δε =9,1. V₁₀= 1, -48.

2. Mieszanina o składzie w % wagowych:

mieszanina A 885% ester 4-trifluorometyloksyfenylowy kwasu 4-(5-pentylo-1,3dioksa-2-boranylo)-2-fluorobenzoesowego 100% ester 4-trifluorometyloksyfenylowy kwasu 4-(5-propylo-1,3-dioksa-2-boranylo)-2-fluorobenzoesowego 5% klaruje się w temperaturze 46°C i ma w 20°C następujące właściwości:lepkość η = 14,1 mPa^s, Δε =9,0, Vo= 1,35 V.

166 902

3. W tabeli 1 przedstawiononiektóreparametrymiesz animzktórych każda zawiera w 5,0% związku e wrearr 1, (zrodzekie symboli earrdslewiere również w leprli) eaor 50% rslau

4-r1eZszfrkzl ewrge kwasu 4-laeós-PulzledzklehrkszlekeaPeksziówrge i 35% 4-(iaeks-4eaeezledżklehrksylo)-1 -rlekszPrózmru.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Mieszaniny ciekłokrystaliczne zawierające związki z pierścieniem 1,3-dioksa-2-boranu będące co najmniej dwuskładnikowymi mieszaninami zawierającymi modyfikatory, wybrane z grupy obejmującej związki optycznie czynne, rozpuszczalniki oraz barwniki, lub inne znane związki ciekłokrystaliczne, polarne i niepolame, znamienne tym, że zawierają przynajmniej jeden związek o wzorze ogólnym 1, w którym Ra oznacza R¹ a Rb oznacza R² albo Ra oznacza R² a Rb oznacza R¹, gdzie R¹ jest grupą alkilową -C_nH2n+i lub alkenylową -C_nH2n-i, przy czym n przyjmuje wartości od 1 do 10 w przypadku grupy alkilowej lub 2 do 10 w przypadku grupy alkenylowej natomiast r2 oznacza fragment cząsteczki o wzorze 2, w którym Χ1Χ2 sąjednakowe lub różne i oznaczają atom wodoru, fluoru albo chloru a A oznacza jedną grupę ze zbioru: -NCS, -OCH2F-OCFF22, -CH2F, -CHF2, -CF3, -F, lub wzorze 3, w którym Χ1, Χ2, Χ3, Χ4 są jednakowe lub różne i oznaczają atom wodoru, fluoru albo chloru, Z oznacza wiązanie pojedyncze lub grupę -OCO-, -COO-, CH2O-, -CH2 -CH2-, A oznacza jedną grupę ze zbioru: -NCS, -OCH2F, -OCHF2, -OCF3, -CH2F, -CHF2, -CF3, -F w ilości od 2 do 30% wagowych a pozostałe składniki są znanymi związkami.