一种含支链结构弯曲分子的蓝相液晶复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于液晶材料与显示领域，特别涉及一种含支链结构弯曲分子的蓝相液晶 复合材料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 液晶的发现距今已有一百多年的历史，随着科技的高速发展，液晶材料也在显示 领域发挥了巨大的作用。然而，目前液晶显示器的尺寸、清晰度以及响应速度等依旧满足不 了当今社会的需求。因此，蓝相液晶由于具有微秒级的响应速度、视角广、无需液晶取向层、 驱动电压低等优点，被认为是最具发展前途的一种新型液晶显示材料。
[0003] 蓝相一般存在于胆留相与各向同性态之间，在微观上蓝相分子呈现扭曲双圆柱状 排列，在宏观上无双折射现象。然而，蓝相液晶稳定存在的温度范围只有1°C左右，这极大地 限制了蓝相液晶材料在液晶材料与显示领域的应用。因此，拓宽蓝相的温度范围成为国内 外研究的重点。
[0004] 目前，拓宽蓝相液晶温度范围的方法主要有急速降温法、聚合物稳定蓝相法、具双 轴性液晶二聚体体系、具双轴性弯曲状液晶体系、氢键蓝相液晶体系以及纳米粒子稳定蓝 相等，其中，双轴性弯曲分子稳定蓝相被认为是小分子稳定蓝相的一种有效方法，具有很好 的发展前景。
[0005] 研究发现，噁二唑类弯曲分子能很好的拓宽蓝相温度范围，最大温域将近30°C。 然而，此类弯曲分子熔点高，粘度大，与液晶体系相容性差，限制了其在蓝相液晶材料中的 应用。
[0006] 针对以上所述技术问题，合成一种熔点低、粘度大以及与液晶体系相容性好的一 种弯曲分子，并将其应用到蓝相液晶复合材料中是亟需解决的问题。
【发明内容】
[0007] 为了解决上述问题，本发明公开了一种含支链结构弯曲分子的蓝相液晶复合材料 的制备方法，通过将弯曲型蓝相辅助分子添加到胆留相母体液晶中，制备获得有较宽温度 范围的蓝相液晶复合材料;合成的所述弯曲型蓝相辅助的分子熔点低并且与液晶体系的相 容性高。
[0008] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0009] -种含支链结构弯曲分子的蓝相液晶复合材料的制备方法，所述制备方法是将弯 曲型蓝相辅助分子添加到胆留相母体液晶中，制备获得蓝相液晶复合材料;所述弯曲型蓝 相辅助分子含有两个柔性末端链，所述两个柔性末端链中至少有一个含有支链结构;所述 支链结构含有一个或多个取代基，所述取代基是含有一个碳或多个碳的烷基链。
[0010]进一步地，所述弯曲型蓝相辅助分子结构如下：
[0012] 其中，
[0013] A为 C、0或 S;
[0014] B、C为 C或 N;
[0015] 六元环m 、H，和H，为苯环、环己烷、六元氮杂环或六元硫杂环；
[0016] m，n为0、1 或2;
[0017]中间连接键 ι^α2α3 和 L4 为单键、双键、三键、-(：〇〇-、-〇 = (：-(：〇〇-、-〇〇(：-、-(CH2)2-、-CH2〇-、-N=N-、-C = N-S-N=C-;
[0018]环上取代基XrXhYrYsSH'FXU-CN'-NOh-OCN'-CJfen+h-OCJfen+h-SCJfen+i、-CnH2n-l ^ -0CnH2n-l ^ -SCnH2n-l ^ -CnH2n-3 ^ -〇CnH2n-3 ^ CF3- , -SCnH2n-3 ^ CF3〇-^CHF2〇-;
[0019] RdPR2为所述弯曲型蓝相辅助分子的柔性末端链，RdPR2为-CnH2n+1、-〇C nH2n+1、_ SCnH2n+l、_CnH2n-1、_0CnH2n-1、_SCnH2n-1、 _CnH2n-3、_0CnH2n-3或-SCnH2n-3 〇
[0020]进一步地，所述柔性末端链RjPR2中至少一个含有支链结构，所述支链结构的柔性 末端链主链碳原子个数为5~20个，所述支链结构的取代基是一个或多个烷基链，所述烷基 链为-CmH 2m+1，其中m为1~3,所述取代基的取代位置在所述柔性末端链主链的任意位置。进 一步地，所述柔性末端链R4PR 2均含有支链结构，所述支链结构的柔性末端链主链碳原子个 数为8个，所述支链结构的取代基是一个或多个_CmH 2m+1，其中m为1或2,所述取代基的取代位 置可在所述柔性末端链主链的任意位置，所述支链结构结构式如下：
[0022] 进一步地，所述弯曲型蓝相辅助为2,5_双(4_(己氧基)苯基)噻吩、2，5_双(4-((2- 甲基辛基)氧基)苯基)噻吩、2,5-双(4-((2-乙基已基)氧基)苯基)噻吩、2,5_双(4-(3,7-二 甲基辛基)氧基)苯基)噻吩、2，5_双(4-(4-( (2-乙基己基)氧基）肉桂酯)苯基)噻吩、2，5_双 (4-(4-((2-乙基己基)氧基)苯甲酯)苯基)噻吩中的任意一种。
[0023]进一步地，所述胆留相母体液晶为掺杂有手性化合物的小分子向列相混晶；所述 胆甾相母体液晶中掺杂的所述手性化合物的结构式如下所示：
[0025]其中，R代表末端烷基或烷氧基长链，碳原子的个数为1-15。
[0026] 进一步地，所述手性化合物的螺旋扭曲力HTP为δμπΓ1~ΙδΟμπΓ1。
[0027]进一步地，所述小分子向列相混晶为烷氧基联苯腈、烷基环己基含氟液晶、双环己 基含氟液晶、二苯乙炔类液晶中任意几种的混合物，所述小分子向列相混晶的运动粘度要 求小于70mm2/s，液晶材料熔点低于-10°C，清亮点低于100°C。
[0028] -种含支链结构弯曲分子的蓝相液晶复合材料，根据所述一种含支链结构弯曲分 子的蓝相液晶复合材料的制备方法制备获得，所述蓝相液晶复合材料包括下列重量份的组 分：
[0029] 小分子向列相混晶 45-90份；
[0030] 手性化合物 3-10份；
[00311弯曲型蓝相辅助分子 5-50份。
[0032]进一步地，所述蓝相液晶复合材料的温度范围为20~30°C。
[0033] 本发明的有益技术效果：
[0034] (1)本发明在添加的弯曲型蓝相辅助分子含有两个柔性末端链，所述两个柔性末 端链中至少有一个含有支链结构，所述支链结构的引入不仅让弯曲分子具有较低的相转变 温度(比如熔点），而且还让弯曲分子的堆积作用下降。
[0035] (2)支链结构的引入造成分子间距离增加，降低了分子间作用力，使得溶剂分子容 易介入，从而提高了弯曲分子的溶解性能。因此，本发明合成的弯曲型蓝相辅助分子可以很 好地与液晶母体混溶，充分发挥弯曲结构对母体液晶的蓝相诱导作用，从而获得温域较宽 的蓝相，这对制备宽温域蓝相液晶复合材料种具有很好的借鉴价值。
[0036] (3)由于蓝相只存在于高手性化合物含量的液晶体系中，手性化合物引入是诱导 蓝相的关键，本发明添加的手性化合物具有较高的螺旋扭曲力(HTP值），特别是chiral-I类 HTP值能达至ijlOOynf1以上，仅需在向列相混晶中添加3wt %就能达到诱导蓝相的手性含量。
[0037] (4)本发明将弯曲型蓝相辅助分子加入小分子胆留相液晶中，不要求制备过程中 使用的小分子胆留相液晶具备一定的蓝相温度范围，从而使得制备获得宽蓝相温度范围的 液晶材料的过程更加简单。
[0038] (5)支链引入还能有效地降低液晶混合物的相转变温度，这里主要是指蓝相温度 范围的上限和下限温度点均下移到室温附近，本发明制备的蓝相液晶复合材料的温度范围 为20~30°C，使得复合材料在室温下就能呈现稳定的蓝相状态。
【附图说明】
[0039] 图1是弯曲型蓝相辅助分子合成示意图；
[0040] 图2是弯曲型蓝相辅助分子结构及其相变温度示意图；
[0041 ]图3是Is〇-(80BA)2(手性化合物)的结构示意图；
[0042]图4是样品C2降温时的偏光织构示意图：（a)C2在50.2°C时的织构；（b)C2在47.5°C 时的织构；（c)C2在44.7°C时的织构；（d)C2在43.2°C时的织构；
[0043]图5是蓝相液晶混合物IPS电光测试装置示意图；
[0044]图6是样品F1-F6的光电曲线：（a)Fl的光电曲线；（b)F2的光电曲线；（c)F3的光电 曲线；（d)F4的光电曲线；（e)F5的光电曲线；（f)F6的光电曲线；
[0045]图7是样品F1-F4的克尔常数。
【具体实施方式】
[0046]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0047 ]相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替