CN103409145B - 聚合性液晶组合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种聚合性液晶组合物，包含：至少一种包含两个可聚合基团的符合通式Ⅰ的化合物作为第一组分；以及至少一种包含一个可聚合基团的符合通式Ⅱ的化合物作为第二组分。与现有技术的其他聚合性液晶组合物相比，本发明的聚合性液晶组合物具有较低的熔点、较大的光学各向异性和较长的过冷时间，可以用于光学各向异性体的用途。本发明还提供聚合性液晶组合物在光学各向异性体方面的应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚合性液晶组合物及其在光学各向异性体方面的应用。
背景技术
近年来，随着信息化社会的发展，简单的液晶显示器已经不能满足人们对显示的追求，需要使用各种功能的光学各向异性体来帮助提高显示的质量。例如可以使用相位差板来进行光学补偿以改善视角特性，可以使用增亮膜来进行光回收利用以提高光学效率，可以使用图案化延迟膜（Patterned Retarder）或者柱状透镜膜（Lenticular Lens film）来改变光学参数以实现二维/三维显示的转换。
光学各向异性体可以通过把普通的聚合物进行机械加工而制成，例如可以把聚碳酸酯薄膜进行机械拉伸而得到相位差板，可以把聚酯薄膜进行模型化热压得到柱状透镜膜。但是普通的聚合物并非针对光学而设计的，所以用这种材料和方法制成的光学各向异性体存在着诸如厚度太大、光学延迟量太小、不能控制微结构等缺陷。
已经有报道把聚合性液晶用于光学各向异性体的制作，聚合性液晶具有显著的各向异性，能以较小的厚度而提供较大的光学延迟量，并且可以通过机械摩擦或者光配向等公知的方法控制聚合性液晶的排列方式，从而精确的控制微结构，实现增强的光学效果。
令人遗憾的是，目前的聚合性液晶单体还存在很多缺陷，例如美国专利US6136225记载的聚合性液晶单体的熔点太高，实际生产中需要在80～90℃的温度条件下才能进行操作，这大大增加了能耗，而且在高温下还容易引起配向不均、异常聚合等严重影响光学品质的缺陷。
也采用制作聚合性液晶组合物的方法来提高聚合性液晶的性能。日本专利JP2003193053提供了一种较低熔点的聚合性液晶组合物，但存在严重的配向不均的问题。美国专利US6090308提供了一种较低熔点的聚合性液晶组合物，但存在稳定性差、容易结晶等问题。
因此，需要得到性能更好的聚合性液晶组合物，具有较低的熔点、较大的光学各向异性和较长的过冷时间。长的过冷时间有助于提高聚合性液晶组合物在向列相液晶态的稳定性，有利于涂布、配向等施工操作。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有优异性能的聚合性液晶组合物。
本发明的发明人已经发现，通过使用特定的聚合性液晶组合物，可以解决上述问题，从而完成本发明。
本发明一方面提供一种聚合性液晶组合物，包含：
作为第一组分的至少一种包含两个可聚合基团的符合通式Ⅰ的化合物
作为第二组分的至少一种包含一个可聚合基团的符合通式Ⅱ的化合物
其中，
P1、P2和P3相同或不同，各自独立地表示
Sp1和Sp2相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-12的间隔基团或单键；
R1表示H、碳原子数为1-7的烷基或烷氧基，或碳原子数为2-7的烯基或烯氧基；
X1和X2相同或不同，各自独立地表示-O-、-COO-、-OCO-、-OCO-O-或单键；相同或不同，各自独立地表示 所述环上的一个或多个氢原子可以被氟原子取代；
Z1、Z2、Z3、Z4、Z5和Z6相同或不同，各自独立地表示单键、-O-、-CH2CH2-、-CH=CH-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CH2-、-CH2O-、-OCH2-或-C≡C-；
L在每次出现时，彼此独立地表示H、F或碳原子数为1-3的烷基；
m和n相同或不同，各自独立地表示0、1或2。
本发明所述的聚合性液晶组合物，所述第一组分由式Ⅰa所示化合物中的至少一种组成：
其中，
P1和P2相同或不同，各自独立地表示
Sp1和Sp2相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-12的间隔基团或单键；
X1和X2相同或不同，各自独立地表示-O-、-COO-、-OCO-、-OCO-O-或单键；
Z1和Z2相同或不同，各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-或-C≡C-；
L表示H、F或CH3。
本发明所述的聚合性液晶组合物，所述第二组分由式Ⅱa所示的化合物中的至少一种组成：
其中，
R1表示H、碳原子数为1-7的烷基或烷氧基，或碳原子数为2-7的烯基或烯氧基；
P3表示
相同或不同，各自独立地表示 所述环上的一个或多个氢原子可以被氟原子取代；
Z4和Z5相同或不同，各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-CH=CH-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-或-C≡C-；
n表示0或1。
本发明所述的聚合性液晶组合物，所述第一组分占所述聚合性液晶组合物总重量的30～70%；以及所述第二组分占所述聚合性液晶组合物总重量的30～70%。
在一些实施方案中，优选所述第一组分由式Ⅰa-1和Ⅰa-2所示的化合物中的至少一种组成：
其中，
p、q、r和s相同或不同，各自独立地表示1-6的整数。
在一些实施方案中，优选所述第一组分由式Ⅱa-1和Ⅱa-2所示的化合物中的至少一种组成：
其中，
u和v相同或不同，各自独立地表示0-6的整数。
本发明所述聚合性液晶组合物包含：
占所述聚合性液晶组合物总重量15～35%的通式Ⅰa-1的至少一种化合物
占所述聚合性液晶组合物总重量15～35%的通式Ⅰa-2的至少一种化合物
占所述聚合性液晶组合物总重量15～35%的通式Ⅱa-1的至少一种化合物
占所述聚合性液晶组合物总重量15～35%的通式Ⅱa-2的至少一种化合物
其中，
p、q、r和s相同或不同，各自独立地表示1-6的整数；
u和v相同或不同，各自独立地表示0-6的整数。
本发明的另一方面提供所述聚合性液晶组合物在光学各向异性体方面的用途。
与现有技术的其他聚合性液晶组合物相比，本发明的聚合性液晶组合物具有较低的熔点、较大的光学各向异性和较长的过冷时间，可以用于光学各向异性体的用途。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围，凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在所述权利要求范围中。
参照文献Makromol.Chem.,(1989)190,2255-2268、US6136225以及JPH083111A所述的方法合成了本发明所涉及的聚合性液晶化合物：
本发明所使用的试剂以及其他原料均为市售的商业原料。
下述实施例中的聚合性液晶组合物均按照如下方法进行配制，并进行熔点（Mp，℃）、清亮点（Cp，℃）和双折射率（Δn）的测试以及外推参数的测定：
1）组合物的配制
按照配方比例把每个聚合性化合物装入同一个器皿之中，保持60℃搅拌半小时，得到乳白色液体。
2）参数测试
用差示扫描量热法（DSC）测试所得组合物的热曲线图，并判定熔点（Mp，℃）、和清亮点（Cp，℃）。
选取江苏和成显示科技股份有限公司生产的编号为TS023-102的商品液晶作为母体，将所得的组合物以10%的重量比例溶解于母体中，测试混合物的双折射率，并根据母体中所添加的组合物的比例，依照线性关系外推出聚合性液晶组合物的双折射率Δn（20℃，589nm）。
3）过冷时间测试
将刚配制好的组合物放在玻璃瓶中并封口，避光放置在20℃的环境下，经过一段时间后，瓶壁上开始有少量晶体析出。从配制好到有晶体开始析出所消耗的时间为过冷时间。
对比例1
目前公知的可直接使用的聚合性液晶单体：
性能参数测试结果：
Mp：65℃；
Cp：122℃；
Δn：0.151；
过冷时间：4小时
此聚合性液晶单体的熔点较高，因此需要更高的施工温度（80～90℃），容易发生意外聚合；此外，过冷时间只有4小时，因此非常容易发生配向异常的不良现象。
实施例1：
液晶组合物配方如下所述：
性能参数测试结果：
Mp：37℃；
Cp：86℃；
Δn：0.183；
过冷时间：30天。
本发明提供的聚合性液晶组合物具有更低的熔点，因此施工温度更低（通常在40℃）；具有更高的双折射率，因此可以使用更少的材料就可以达成光学效果；并且还具有更长的过冷时间，大大提升了聚合性液晶组合物的稳定性，可以避免配向异常等不良现象的发生。
Claims (3)
1.一种聚合性液晶组合物，其特征在于，所述聚合性液晶组合物包含：
占所述聚合性液晶组合物总重量15～35％的通式Ⅰ a-1的至少一种化合物
占所述聚合性液晶组合物总重量15～35％的通式Ⅰ a-2的至少一种化合物
占所述聚合性液晶组合物总重量15～35％的通式Ⅱa-1的至少一种化合物
以及
占所述聚合性液晶组合物总重量15～35％的通式Ⅱ a-2的至少一种化合物
其中，
p、q、r和s相同或不同，各自独立地表示1-6的整数；
u和v相同或不同，各自独立地表示0-6的整数。
2.根据权利要求1所述的聚合性液晶组合物，其特征在于，所述聚合性液晶组合物包含：
占所述聚合性液晶组合物总重量25％的化合物
占所述聚合性液晶组合物总重量25％的化合物
占所述聚合性液晶组合物总重量25％的化合物
以及
占所述聚合性液晶组合物总重量25％的化合物
3.权利要求1～2任一项所述的聚合性液晶组合物在制备光学各向异性体的应用。
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