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

本发明专利技术提供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，属于液晶材料与显示领域。所述制备方法是将弯曲型蓝相辅助分子添加到胆甾相母体液晶中，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；所述液晶复合材料的蓝相温度范围为20~30℃；本发明专利技术制备蓝相液晶复合材料的制备方法简单，所添加的弯曲型蓝相辅助分子可以很好地与液晶体系混溶，与液晶体系的相容性高，制备获得的蓝相液晶复合材料具有较宽蓝相温度范围。

Method for preparing blue phase liquid crystal composite material containing branched structure bending molecule

The invention provides a method for preparing a blue phase liquid crystal composite material containing branched structure bending molecules, which belongs to the field of liquid crystal materials and display. The preparation method is to bend the blue phase assisted molecular cholesteric liquid crystal is added to the parent, prepared composite blue phase liquid crystal; the bending type blue phase auxiliary molecule contains two ends of the flexible chain, two flexible chain end at least one of the branched chain structure; branched structure containing one or more substituents, the substituent is alkyl chain containing one or more carbon carbon composites; the liquid crystal blue phase temperature range of 20~30 DEG C; the preparation of blue phase liquid crystal composite material has the advantages of simple preparation method, bending type blue added phase auxiliary molecules can well with liquid crystal system and liquid crystal system miscibility, compatibility, has obtained the blue phase liquid crystal composite materials with wide temperature range of blue phase.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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。蓝相一般存在于胆甾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℃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。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。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℃。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。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。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术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甾相母体液晶中，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。本专利技术是通过以下技术方案实现的：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，所述制备方法是将弯曲型蓝相辅助分子添加到胆甾相母体液晶中，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。进一步地，所述弯曲型蓝相辅助分子结构如下：其中，A为C、O或S；B、C为C或N；六元环H1＇、H2＇、H3＇和H4＇为苯环、环己烷、六元氮杂环或六元硫杂环；m，n为0、1或2；中间连接键L1、L2、L3和L4为单键、双键、三键、-COO-、-C＝C-COO-、-OOC-、-(CH2)2-、-CH2O-、-N＝N-、-C＝N-或-N＝C-；环上取代基X1-X5、Y1-Y5为H、F、Cl、-CN、-NO2、-OCN、-CnH2n+1、-OCnH2n+1、-SCnH2n+1、-CnH2n-1、-OCnH2n-1、-SCnH2n-1、-CnH2n-3、-OCnH2n-3、CF3-、-SCnH2n-3、CF3O-或CHF2O-；R1和R2为所述弯曲型蓝相辅助分子的柔性末端链，R1和R2为-CnH2n+1、-OCnH2n+1、-SCnH2n+1、-CnH2n-1、-OCnH2n-1、-SCnH2n-1、-CnH2n-3、-OCnH2n-3或-SCnH2n-3。进一步地，所述柔性末端链R1和R2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-CmH2m+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R1和R2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-CmH2m+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：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。进一步地，所述胆甾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：其中，R代表末端烷基或烷氧基长链，碳原子的个数为1-15。进一步地，所述手性化合物的螺旋扭曲力HTP为5μm-1～150μm-1。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℃，清亮点低于100℃。一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：小分子向列相混晶45-90份；手性化合物3-10份；弯曲型蓝相辅助分子5-50份。进一步地，所述蓝相液晶复合材料的温度范围为20～30℃。本专利技术的有益技术效果：(1)本专利技术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。(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，本专利技术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。(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，本专利技术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值能达到100μm-1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。(4)本专利技术将弯曲型蓝相辅助分子加入小分子胆甾相液晶中，不要求制备过程中使用的小分子胆甾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。(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，本专利技术制备的蓝相液晶复合材料的温度范围为20～30本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其特征在于，所述制备方法是将弯曲型蓝相辅助分子添加到胆甾相母体液晶中，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。

【技术特征摘要】
1.一种含支链结构弯曲分子的蓝相液晶复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备
方法是将弯曲型蓝相辅助分子添加到胆甾相母体液晶中，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。
2.根据权利要求1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，其
特征在于，所述弯曲型蓝相辅助分子结构如下：
其中，
A为C、O或S；
B、C为C或N；
六元环H1＇、H2＇、H3＇和H4＇为苯环、环己烷、六元氮杂环或六元硫杂环；
m，n为0、1或2；
中间连接键L1、L2、L3和L4为单键、双键、三键、-COO-、-C＝C-COO-、-OOC-、-(CH2)2-、-
CH2O-、-N＝N-、-C＝N-或-N＝C-；
环上取代基X1-X5、Y1-Y5为H、F、Cl、-CN、-NO2、-OCN、-CnH2n+1、-OCnH2n+1、-SCnH2n+1、-
CnH2n-1、-OCnH2n-1、-SCnH2n-1、-CnH2n-3、-OCnH2n-3、CF3-、-SCnH2n-3、CF3O-或CHF2O-；
R1和R2为所述弯曲型蓝相辅助分子的柔性末端链，R1和R2为-CnH2n+1、-OCnH2n+1、-
SCnH2n+1、-CnH2n-1、-OCnH2n-1、-SCnH2n-1、-CnH2n-3、-OCnH2n-3或-SCnH2n-3。
3.根据权利要求2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，其
特征在于，所述柔性末端链R1和R2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-
CmH2m+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。
4.根据权利要求2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，其
特征在于，所述柔性末端链R1和R2均含有支链结构，所述支链结构的柔性末端链主链碳原子

【专利技术属性】
技术研发人员：何万里，杨洲，张卫锴，王冬，曹晖，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11