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CN108624335B - 一种液晶材料及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液晶材料，按重量份计，包括如下重量份的成分：1～85份通式I所代表的化合物，1～70份通式II所代表的化合物，0～30份通式III所代表的化合物，0～40份通式IV所代表的化合物，0～30份通式V所代表的化合物，0～30份通式VI所代表的化合物，0～30份通式VII所代表的化合物，0～30份通式VIII所代表的化合物。本发明所述液晶材料光学各向异性较大，清亮点很高，低温性能良好，且具有较好的开态透过率、聚合物互溶性和较稳定的开态灰度，粘度在100mm2/s以上，适合工业化生产，并保持较高的和稳定的良率，同时受益于规模化效应，其应用范围得到大大拓展。本发明提供的液晶材料可用于制备透光膜以及显示器，具有广阔的应用前景。

Description

一种液晶材料及其应用
技术领域
本发明涉及材料领域，特别涉及一种液晶材料及其应用。
背景技术
调光膜是一种新型的利用聚合物分散液晶(Polymer Dispersed LiquidCrystal，PDLC)技术达到调节光通过率的新材料，是一种具有特殊光电性能的复合液晶材料。其原理是小分子液晶材料和聚合物混合后，聚合物在外界作用下发生相分离，液晶分子从混合物中分散开形成具有显示或调光作用的调光膜或调光玻璃。现有技术的引发条件主要为热引发和紫外光(UV)引发。
调光膜在无外电场情况下，不同微滴内液晶的指向矢的指向是随机的，因而调光膜呈现出对光线强烈散射作用，呈现乳白色；若施加一定的电场，足以使所有液晶微滴指向矢与电场平行，若液晶的寻常光折射率与聚合物折射率一致，则调光膜呈现出透明状态。该类型调光膜与传统液晶显示器有许多不同，其结构简单，不需要偏振片IC模组，对两基板间距不需严格控制，对生产环境及液晶品质要求较低，其膜厚度可根据间隙子大小自由调节。
目前，调光膜主要以玻璃或聚酯薄膜为基板基材，由于其原料来源广泛，独特的光电性能，制作工艺简单，成本较低等优点，被广泛应用于光电开关、投影幕布、智能玻璃、光栅等领域。但目前的调光膜在应用中也存在工作温度范围较小、遮蔽效果较差、驱动电压偏高、容易开裂脱胶等不足，使其的应用受到限制。
现有调光膜用液晶材料存在的诸多不足，例如雾度偏低、工作温度范围小、工业生产粘度低、工作状态不稳定等。
发明内容
本发明的目的是提供一种液晶材料及其应用，所述液晶材料尤其适用于宽温型的调光膜。
为达到上述目的，本发明具体采用如下的技术方案：
一种液晶材料，按重量份计，包括1～85份通式I所代表的化合物，1～70份通式II所代表的化合物，0～30份通式III所代表的化合物，0～40份通式IV所代表的化合物，0～30份通式V所代表的化合物，0～30份通式VI所代表的化合物，0～30份通式VII所代表的化合物，0～30份通式VIII所代表的化合物；
所述通式I-通式VIII的结构如下所示：
Figure BDA0001246486500000021
在所述通式I～通式VIII中，R1～R12相互独立的表示1～8个C原子的烷基或烷氧基；L1、L2、L3、L4相互独立的表示-H或-F；环A、环B、环C相互独立的表示1,4-亚苯基或1,4-环己基；m、n相互独立的代表0或1。
本发明提供的液晶材料中，优选包含通式I代表的化合物30～50份、40～65份、30～60份、30～42份、30～40份、50～60份或40～46份。在实际应用中，优选所述液晶材料中各组分重量份之和为100份。
本发明通式I所代表的化合物优选为如下通式I-a～I-c所示的化合物中的一种或几种：
Figure BDA0001246486500000031
在所述通式I-a～I-c中，R1表示2～8个C原子的烷基；R2表示1～8个C原子的烷基或烷氧基；L1、L2相互独立的表示-H或-F。
优选地，所述通式I-a中，R1表示2～5个C原子的烷基；R2表示1～5个C原子的烷基或烷氧基。
优选地，所述通式I-b中，R1表示2～5个C原子的烷基；R2表示1～5个C原子的烷基或烷氧基。
优选地，所述通式I-c中，R1表示2～5个C原子的烷基；R2表示1～5个C原子的烷基或烷氧基；L1、L2同时为-F。
作为本发明进一步的优选方案，通式I所代表的化合物选自下列化合物中的一种或几种：
Figure BDA0001246486500000032
Figure BDA0001246486500000041
Figure BDA0001246486500000051
Figure BDA0001246486500000061
本发明提供的液晶材料中，优选包含通式II代表的化合物24～40份、30～50份、20～50份、26～35份、16～45份、18～30份或24～38份。在实际应用中，优选所述液晶材料中各组分重量份之和为100份。
本发明通式II所代表的化合物优选为如下通式II-a～II-c所示的化合物中的一种或几种：
Figure BDA0001246486500000071
所述通式II-a～II-c中，R3表示2～8个C原子的烷基；L3、L4相互独立的表示-H或-F。
优选地，所述通式II-a～II-c中，R3表示2～5个C原子的烷基；L3、L4均为-F。
作为本发明进一步的优选方案，通式II所代表的化合物选自下列化合物中的一种或几种：
Figure BDA0001246486500000072
本发明提供的液晶材料中，优选包含通式III代表的化合物5～30份。在实际应用中，优选所述液晶材料中各组分重量份之和为100份。
本发明通式III所代表的化合物中，优选R4代表2～8个C原子的烷基。
作为本发明进一步的优选方案，通式III所代表的化合物选自下列化合物中的一种或几种：
Figure BDA0001246486500000081
本发明提供的液晶材料中，优选包含通式IV代表的化合物20～34份。在实际应用中，优选所述液晶材料中各组分重量份之和为100份。
本发明通式IV所代表的化合物中，优选R5表示1～8个C原子的烷基或烷氧基。
作为本发明进一步的优选方案，通式IV所代表的化合物选自下列化合物中的一种或几种：
Figure BDA0001246486500000082
Figure BDA0001246486500000091
本发明提供的液晶材料中，优选包含通式V代表的化合物5～10份或10～20份。在实际应用中，优选所述液晶材料中各组分重量份之和为100份。
本发明通式V所代表的化合物中，优选R6表示2～8个C原子的烷基。
作为本发明进一步的优选方案，通式V所代表的化合物选自下列化合物中的一种或几种：
Figure BDA0001246486500000092
本发明提供的液晶材料中，优选包含通式VI代表的化合物10～28份、10～16份或12～24份。在实际应用中，优选所述液晶材料中各组分重量份之和为100份。
本发明通式IV所代表的化合物优选为如下通式VI-a、VI-b所示的化合物中的一种或几种：
Figure BDA0001246486500000093
所述通式VI-a、VI-b中，R7表示2～8个C原子的烷基，优选为2～5个C原子的烷基；
R8表示1～8个C原子的烷基或烷氧基，优选为2～5个C原子的烷基或1～5个C原子的烷氧基。
作为本发明进一步的优选方案，通式VI所代表的化合物选自下列化合物中的一种或几种：
Figure BDA0001246486500000101
Figure BDA0001246486500000111
Figure BDA0001246486500000121
本发明提供的液晶材料中，优选包含通式VII代表的化合物6～10份。在实际应用中，优选所述液晶材料中各组分重量份之和为100份。
本发明通式VII所代表的化合物中，优选R9、R10相互独立的表示2～8个C原子的烷基，更优选表示2～5个C原子的烷基。
作为本发明进一步的优选方案，通式VII所代表的化合物选自下列化合物中的一种或几种：
Figure BDA0001246486500000122
Figure BDA0001246486500000131
本发明提供的液晶材料中，优选包含通式VIII代表的化合物2～16份，更优选为5～10份、6～15份、4～10份、5～10份或6～10份。在实际应用中，优选所述液晶材料中各组分重量份之和为100份。
本发明通式VIII所代表的化合物中，优选R11、R12相互独立的表示2～8个C原子的烷基，更优选表示2～5个C原子的烷基。
作为本发明进一步的优选方案，通式VIII所代表的化合物选自下列化合物中的一种或几种：
Figure BDA0001246486500000132
Figure BDA0001246486500000141
为了确保各组分之间实现协同作用，提高所述液晶材料的综合效果，本发明进一步对所述液晶材料的中各组分的用量进行优选。
作为本发明的一种优选方案，所述液晶材料包括如下重量份的成分：
1)20～70份的一种或多种通式I所代表的化合物；
2)10～60份的一种或多种通式II所代表的化合物；
3)0～30份的一种或多种通式III所代表的化合物；
4)0～38份的一种或多种通式IV所代表的化合物；
5)0～20份的一种或多种通式V所代表的化合物；
6)0～28份的一种或多种通式Ⅵ所代表的化合物；
7)0～20份的一种或多种通式Ⅶ所代表的化合物；
8)0～20份的一种或多种通式Ⅷ所代表的化合物。
更优选的，所述液晶材料包括如下重量份的成分：
1)30～50份的一种或多种通式I所代表的化合物；
2)24～40份的一种或多种通式II所代表的化合物；
3)10～28份的一种或多种通式VI所代表的化合物；
4)2～16份的一种或多种通式VIII所代表的化合物。
或，所述液晶材料包括如下重量份的成分：
1)40～65份的一种或多种通式I所代表的化合物；
2)30～50份的一种或多种通式II所代表的化合物；
3)5～10份的一种或多种通式VIII所代表的化合物。
或，所述液晶材料包括如下重量份的成分：
1)30～60份的一种或多种通式I所代表的化合物；
2)20～50份的一种或多种通式II所代表的化合物；
3)5～10份的一种或多种通式V所代表的化合物；
4)6～15份的一种或多种通式VIII所代表的化合物。
或，所述液晶材料包括如下重量份的成分：
1)30～42份的一种或多种通式I所代表的化合物；
2)26～35份的一种或多种通式II所代表的化合物；
3)5～30份的一种或多种通式III所代表的化合物；
4)10～20份的一种或多种通式V所代表的化合物；
5)4～10份的一种或多种通式VIII所代表的化合物。
或，所述液晶材料包括如下重量份的成分：
1)30～40份的一种或多种通式I所代表的化合物；
2)16～45份的一种或多种通式II所代表的化合物；
3)20～34份的一种或多种通式IV所代表的化合物；
4)5～10份的一种或多种通式VIII所代表的化合物。
或，所述液晶材料包括如下重量份的成分：
1)50～60份的一种或多种通式I所代表的化合物；
2)18～30份的一种或多种通式II所代表的化合物；
3)10～16份的一种或多种通式VI所代表的化合物；
4)6～10份的一种或多种通式VII所代表的化合物。
最优选地，所述液晶材料包括如下重量份的成分：
1)40～46份的一种或多种通式I所代表的化合物；
2)24～38份的一种或多种通式II所代表的化合物；
3)12～24份的一种或多种通式VI所代表的化合物；
4)6～10份的一种或多种通式VIII所代表的化合物。
本发明所述液晶材料中，优选各组分重量份之和为100份。
本发明所述液晶材料可按照本领域常规的制备方法进行制备。同时，本发明所述液晶材料光学各向异性较大，一般都在0.20以上，保证调光膜有很好关态雾度；所述液晶材料清亮点很高，基本在110℃以上，并且低温性能良好，所以保证其有较宽的工作范围(-10℃-105℃)；另外本发明所述的液晶材料还具有较好的开态透过率，较好的聚合物互溶性，和较稳定的开态灰度；所述液晶材料粘度在100mm2/s以上，适合工业化生产，并保持较高的和稳定的良率，同时受益于规模化效应，其应用范围得到大大拓展。
本发明的技术方案还包括利用本发明所述的液晶材料制备的调光膜。所述调光膜的结构可如图1所示；所述调光膜由上至下包括上基板基材、上基板导电层、间隙子、下基板导电层和下基板基材，其中上基板基材和上基板导电层构成上基板，下基板导电层和下基板基材构成下基板。
调光膜的制备方法可以采用本领域常用的技术手段，本发明对此不作赘述。
本发明提供的液晶材料可用于制备显示器。具体而言，将所述液晶材料制成调光膜后，可通过拼接制成大面积显示器。现在调光膜主要应用于玻璃膜墙、智能家居、办公场所、影剧院等大型公共场合，另外已经有应用于汽车车窗的成功范例，预计在未来PDLC调光膜的应用会遍布各种场合，为人们工作生活带来方便和愉悦。
附图说明
图1为调光膜剖面结构图；其中，1、上基板基材；2、上基板导电层；3、间隙子；4、下基板导电层；5、下基板基材。
图2为利用实施例1的液晶材料制作的调光膜的温度-雾度线，其中，横坐标为温度(T)、纵坐标为雾度(％)。
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。
本发明所使用的液晶单体原料均为北京八亿时空液晶科技股份有限公司提供。
本发明实施例中液晶组合物的制备均采用如下方法：
均匀液晶的制备采用业内普遍使用的热溶解法，首先用天平按重量百分比称量液晶化合物，其中称量加入顺序无特定要求，通常以液晶化合物熔点由高到低的顺序依次称量混合，在60-90℃下加热搅拌使得各组分溶解、混合均匀，再经过滤、脱气，最后封装即得目标样品。
除非另有说明，上下文中百分比为重量百分比，所有的温度以摄氏度给出。使用下述缩写：
△n为光学各向异性(20℃)，Δε为介电各向异性(25℃，1kHz)，η为体积粘度(mm2/s，20℃)，Cp为液晶组合物的清亮点(℃)。
实施例1
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表1。
表1：实施例1组分
组分 含量(g) 性能参数 参数值
I-c2 20 Δn 0.244
I-c10 10 Δε 11.3
I-c14 10 η 102
I-b6 6 Cp 139
II-a2 8
II-c1 4
II-c2 4
II-c3 4
II-c4 4
Ⅵ-b14 12
Ⅵ-a8 12
Ⅷ-6 3
Ⅷ-10 3
实施例2
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表2。
表2：实施例2组分
组分 含量(g) 性能参数 参数值
I-c2 20 Δn 0.242
I-c10 10 Δε 19.3
I-c14 10 η 105
II-a2 10 Cp 142
II-a3 12
II-c1 4
II-c2 4
II-c3 4
II-c4 4
Ⅵ-a8 12
Ⅷ-6 5
Ⅷ-10 5
实施例3
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表3。
表3：实施例3组分
Figure BDA0001246486500000181
Figure BDA0001246486500000191
实施例4
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表4。
表4：实施例4组分
组分 含量(g) 性能参数 参数值
Ⅰ-c2 20 Δn 0.240
Ⅰ-c10 10 Δε 10.8
Ⅱ-a2 6 η 103
Ⅱ-a3 6 Cp 120
II-c1 7
II-c2 7
II-c3 7
II-c4 7
Ⅵ-a8 14
Ⅵ-b14 14
Ⅷ-6 2
实施例5
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表5。
表5：实施例5组分
Figure BDA0001246486500000192
Figure BDA0001246486500000201
实施例6
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表6。
表6：实施例6组分
组分 含量(g) 性能参数 参数值
Ⅰ-c2 22 Δn 0.267
Ⅰ-c10 15 Δε 25.2
Ⅰ-c14 13 η 106
Ⅱ-a2 10 Cp 142
Ⅱ-a3 11
Ⅱ-a4 11
Ⅱ-c1 4
Ⅱ-c2 4
Ⅷ-6 5
Ⅷ-10 5
实施例7
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表7。
表7：实施例7组分
Figure BDA0001246486500000202
Figure BDA0001246486500000211
实施例8
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表8。
表8：实施例8组分
组分 含量(g) 性能参数 参数值
Ⅰ-c2 22 Δn 0.280
Ⅰ-c10 17 Δε 26.4
Ⅰ-c14 15 η 100
Ⅰ-b6 6 Cp 138
Ⅰ-b8 5
Ⅱ-a2 10
Ⅱ-a3 10
Ⅱ-a4 10
Ⅷ-6 3
Ⅷ-10 2
实施例9
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表9。
表9：实施例9组分
Figure BDA0001246486500000212
Figure BDA0001246486500000221
实施例10
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表10。
表10：实施例10组分
组分 含量(g) 性能参数 参数值
Ⅰ-c2 20 Δn 0.238
Ⅰ-c10 10 Δε 32.2
Ⅱ-a2 10 η 119
Ⅱ-a3 10 Cp 128
Ⅱ-b1 8
Ⅱ-b2 8
Ⅱ-c1 3
Ⅱ-c2 4
Ⅱ-c3 3
Ⅱ-c4 4
Ⅴ-4 10
Ⅷ-6 5
Ⅷ-10 5
实施例11
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表11。
表11：实施例11组分
组分 含量(g) 性能参数 参数值
Ⅰ-c2 20 Δn 0.273
Ⅰ-c10 20 Δε 16.7
Ⅰ-c14 10 η 105
I-a1 10 Cp 141
Ⅱ-a3 10
Ⅱ-b1 5
Ⅱ-b2 5
Ⅴ-4 5
Ⅷ-6 5
Ⅷ-10 5
Ⅷ-14 5
实施例12
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表12。
表12：实施例12组分
Figure BDA0001246486500000231
Figure BDA0001246486500000241
实施例13
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表13。
表13：实施例13组分
组分 含量(g) 性能参数 参数值
Ⅰ-c2 20 Δn 0.220
Ⅰ-c10 10 Δε 26.2
Ⅱ-b1 5 η 114
Ⅱ-b2 6 Cp 120
Ⅱ-c1 7
Ⅱ-c2 8
III-2 15
III-1 15
Ⅴ-4 10
Ⅷ-6 4
实施例14
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表14。
表14：实施例14组分
Figure BDA0001246486500000242
Figure BDA0001246486500000251
实施例15
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表15。
表15：实施例15组分
组分 含量(g) 性能参数 参数值
Ⅰ-c2 20 Δn 0.259
Ⅰ-c10 10 Δε 29.1
Ⅰ-c14 10 η 106
Ⅱ-c1 4 Cp 139
Ⅱ-c2 4
Ⅱ-c3 4
Ⅱ-c4 4
Ⅳ-a4 34
Ⅷ-6 5
Ⅷ-10 5
实施例16
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表16。
表16：实施例16组分
Figure BDA0001246486500000252
Figure BDA0001246486500000261
实施例17
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表17。
表17：实施例17组分
组分 含量(g) 性能参数 参数值
Ⅰ-a1 7 Δn 0.246
Ⅰ-a6 6 Δε 8.9
Ⅰ-a7 7 η 103
Ⅰ-b22 10 Cp 115
Ⅰ-c2 16
Ⅰ-c10 14
Ⅱ-a3 8
Ⅱ-c2 5
Ⅱ-c3 5
Ⅵ-b13 8
Ⅵ-b14 8
Ⅶ-14 6
实施例18
本实施例所述的液晶材料组分及配方见表18。
表18：实施例18组分
Figure BDA0001246486500000262
Figure BDA0001246486500000271
实施例19
本实施例提供了一种调光膜，其以实施例1提供的液晶材料为原料，按照常规方法制备而成。所述调光膜的刨面结构如图1所示，由上至下依次为：上基板基材1、上基板导电层2、间隙子3、下基板导电层4、下基板基材5。
实验例
对实施例19提供的调光膜进行温度性能测试，如图2(温度性能曲线)所示。
从图2中的数据可以看出，调光膜雾度随温度性能变化较小，在温度升高至80℃才开始出现明显的雾度下降，但直至升高至将近100℃调光膜仍有较高的雾度，表现出较好的温度性能和较宽的工作温度范围，由此可得实施例1的液晶材料具有良好的温度性能，可适应宽温环境下的应用；同时具有适宜的粘度适合规模化生产，因此本发明液晶材料具有广阔的商业前景。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (2)

1.一种液晶材料，其特征在于，按重量份计，由如下组分组成：
Figure FDA0002677586060000011
或，按重量份计，由如下组分组成：
Figure FDA0002677586060000021
2.权利要求1所述液晶材料制备而成的调光膜和/或显示器。
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