一种液晶材料及其应用转让专利
申请号 : CN201410773824.2
文献号 : CN104560059B
文献日 : 2016-09-07
发明人 : 张琳 , 陈海光 , 姜天孟 , 田会强 , 陈卯先 , 袁瑾 , 郭云鹏 , 储士红 , 苏学辉
申请人 : 北京八亿时空液晶科技股份有限公司
摘要 :
本发明涉及材料领域，特别涉及一种液晶材料及其应用，本发明所述的液晶材料按重量份计，包括通式Ⅰ、通式Ⅱ、通式Ⅲ、通式Ⅵ和通式Ⅴ所代表的化合物，其重量份依次为1‑70份、1‑20份、0‑30份、5‑50份、10‑30份，本发明还包括利用所述的液晶材料制备的调光膜。本发明所述液晶材料具有较好的关态雾度和开态透过率，具有较好的聚合物互溶性，较适宜的涂布粘度，较宽的工作温度，较稳定的开态灰度，使其适合于大规模工业化生产，并保持较高的和稳定的良率。
权利要求 :
1.一种液晶材料，其特征在于，按重量份计，包括1-70份通式Ⅰ所代表的化合物，
1-20份通式Ⅱ所代表的化合物，
0-30份通式Ⅲ所代表的化合物，
5-50份通式IV所代表的化合物，
10-30份通式Ⅴ所代表的化合物；
所述通式Ⅰ-通式Ⅴ的结构如下：
在通式Ⅰ-通式Ⅴ中，R1-R5相互独立的表示2-8个C原子的烷基或烷氧基，L1、L2、L3相互独立的表示-H或-F，A、B相互独立的表示1,4-亚苯基或1,4-环己基。
2.根据权利要求1所述的液晶材料，其特征在于，按重量份计，包括：
1)、20-65份的一种或多种通式I所代表的化合物，
2)、1-20份的一种或多种通式II所代表的化合物，
3)、0-20份的一种或多种通式III所代表的化合物，
4)、5-50份的一种或多种通式IV所代表的化合物，
5)、10-30份的一种或多种通式V所代表的化合物。
3.根据权利要求1所述的液晶材料，其特征在于，按重量份计，包括：1)、24-59份的一种或多种通式I所代表的化合物，
2)、5-15份的一种或多种通式II所代表的化合物，
3)、0-20份的一种或多种通式III所代表的化合物，
4)、6-45份的一种或多种通式IV所代表的化合物，
5)、11-28份的一种或多种通式V所代表的化合物。
4.根据权利要求1所述的液晶材料，其特征在于，按重量份计，包括：1)、36-59份的一种或多种通式I所代表的化合物，
2)、8-15份的一种或多种通式II所代表的化合物，
3)、10-18份的一种或多种通式III所代表的化合物，
4)、6-22份的一种或多种通式IV所代表的化合物，
5)、14-28份的一种或多种通式V所代表的化合物。
5.根据权利要求1-4任一项所述的液晶材料，其特征在于，通式Ⅰ所代表的化合物选自下列化合物中的一种或几种：
6.根据权利要求1-4任一项所述的液晶材料，其特征在于，通式Ⅱ所代表的化合物选自下列化合物中的一种或几种：
7.根据权利要求1-4任一项所述的液晶材料，其特征在于，所述通式Ⅲ所代表的化合物选自下列化合物中的一种或几种：
8.根据权利要求1-4任一项所述的液晶材料，其特征在于，所述通式IV所代表的化合物选自下列化合物中的一种或几种：
9.根据权利要求1-4任一项所述的液晶材料，其特征在于，所 述通式Ⅴ所代表的化合物选自下列化合物中的一种或几种：
10.利用权利要求1-9任一项所述的液晶材料制备的调光膜。
说明书 :
一种液晶材料及其应用
技术领域
[0001] 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
[0002] 调光膜是一种新型的利用聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal，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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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
[0006] 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低电压、宽温型的调光膜。
[0007] 为达到上述目的，具体采用如下的技术方案：
[0008] 一种液晶材料，按重量份计，包括1-70份通式Ⅰ所代表的化合物，1-20份通式Ⅱ所代表的化合物、0-30份通式Ⅲ所代表的化合物，5-50份通式Ⅵ所代表的化合物和10-30份通式Ⅴ所代表的化合物；
[0009] 所述通式Ⅰ-通式Ⅴ的结构如下：
[0010]
[0011] 在通式Ⅰ-通式Ⅴ中，R1-R5相互独立的表示2-8个C原子的烷基或烷氧基，L1、L2、L3相互独立的表示-H或-F，A、B相互独立的表示1,4-亚苯基或1,4-环己基。
[0012] 优选地，本发明所提供的液晶材料，按重量份计，包括：
[0013] 1)、20-65份的一种或多种通式I所代表的化合物；
[0014] 2)、1-20份的一种或多种通式II所代表的化合物；
[0015] 3)、0-20份的一种或多种通式III所代表的化合物；
[0016] 4)、5-50份的一种或多种通式IV所代表的化合物；
[0017] 5)、10-30份的一种或多种通式V所代表的化合物，上述1)至5)之和为100份。
[0018] 更优选地，本发明所提供的液晶材料，按重量份计，包括：
[0019] 1)、24-59份的一种或多种通式I所代表的化合物；
[0020] 2)、5-15份的一种或多种通式II所代表的化合物；
[0021] 3)、0-20份的一种或多种通式III所代表的化合物；
[0022] 4)、6-45份的一种或多种通式IV所代表的化合物；
[0023] 5)、11-28份的一种或多种通式V所代表的化合物，上述1)至5)之和为100份。
[0024] 最优选地，本发明所提供的液晶材料，按重量份计，包括：
[0025] 1)、36-59份的一种或多种通式I所代表的化合物；
[0026] 2)、8-15份的一种或多种通式II所代表的化合物；
[0027] 3)、10-18份的一种或多种通式III所代表的化合物；
[0028] 4)、6-22份的一种或多种通式IV所代表的化合物；
[0029] 5)、14-28份的一种或多种通式V所代表的化合物，上述1)至5)之和为100份。
[0030] 在本发明提供的技术方案中，优选的，在通式Ⅰ-通式Ⅴ中的结构如下：
[0031]
[0032]
[0033] 在上述通式结构中，R1表示2-8个C原子的烷基或烷氧基，R2-R5相互独立的表示2-8个C原子的烷基。
[0034] 更优选的，在本发明的技术方案中，通式Ⅰ所代表的化合物选自下列化合物中的一种或几种：
[0035]
[0036]
[0037] 通式Ⅱ所代表的化合物选自下列化合物中的一种或几种：
[0038]
[0039] 在通式II中，优选采用II-3所代表的化合物。
[0040] 通式Ⅲ所代表的化合物选自下列化合物中的一种或几种：
[0041]
[0042]
[0043] 在通式Ⅲ中，优选采用III-a3和/或III-b1所代表的化合物。
[0044] 通式Ⅵ所代表的化合物选自下列化合物中的一种或几种：
[0045]
[0046] 通式Ⅴ所代表的化合物选自下列化合物中的一种或几种：
[0047]
[0048] 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100℃以上，并且低温性能良好，所以保证其有较宽的工作范围(-20℃-95℃)；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。
[0049] 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，例如调光膜的结构如图1所示，调光膜由上基板基材、上基板导电层、间隙子、下基板导电层和下基板基材组成，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。
[0050] 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。
[0051] 根据本发明所制成的调光膜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
[0052] 图1为调光膜剖面结构图；
[0053] 图2为利用实施例1的液晶材料制作的调光膜的V-T曲线，其中，横坐标为电压(V)、纵坐标为透过率(％)；
[0054] 图3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(％)；
[0055] 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。
具体实施方式
[0056] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0057] 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有限公司提供。
[0058] 本发明实施例中液晶组合物的制备均采用如下方法：
[0059] 均匀液晶的制备采用业内普遍使用的热溶解方法，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60-100℃下加热搅拌使得各组分熔解均匀，再经过滤、旋蒸，最后封装即得目标样品。
[0060] 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：
[0061] △n为光学各向异性(20℃)，Δε为介电各向异性(25℃，1000Hz)，η为体积粘度(mm2/s，20℃)，Cp为液晶组合物的清亮点(℃)。
[0062] 实施例1
[0063] 本实施例所述的液晶材料组分及配方见表1。
[0064] 表1：实施例1组分
[0065]组分 含量(kg) 性能参数 参数值
I-4 10 Δn 0.246
I-6 10 Δε 14
III-a3 6 η 118
III-b1 10 Cp 120
I-11 8
I-14 8
II-3 8
IV-a1 6
IV-a3 4
Ⅴ-a4 8
IV-c4 4
Ⅴ-b1 6
Ⅴ-b2 6
IV-b3 6
I-4 10 Δn 0.246
I-6 10 Δε 14
III-a3 6 η 118
III-b1 10 Cp 120
I-11 8
I-14 8
II-3 8
IV-a1 6
IV-a3 4
Ⅴ-a4 8
IV-c4 4
Ⅴ-b1 6
Ⅴ-b2 6
IV-b3 6
[0066] 实施例2
[0067] 本实施例所述的聚合物分散液晶材料组分及配方见表2。
[0068] 表2：实施例2组分
[0069]组分 含量(kg) 性能参数 参数值
I-3 12 Δn 0.249
I-4 12 Δε 13.5
III-a3 6 η 113
III-b1 8 Cp 118
I-11 6
I-14 10
II-3 8
IV-a1 8
IV-a3 8
V-a4 6
V-b1 10
V-b2 6
I-3 12 Δn 0.249
I-4 12 Δε 13.5
III-a3 6 η 113
III-b1 8 Cp 118
I-11 6
I-14 10
II-3 8
IV-a1 8
IV-a3 8
V-a4 6
V-b1 10
V-b2 6
[0070] 实施例3
[0071] 本实施例所述的聚合物分散液晶材料组分及配方见表3。
[0072] 表3：实施例3组分
[0073]组分 含量(kg) 性能参数 参数值
I-3 6 Δn 0.253
I-4 11 Δε 12
III-a3 5 η 106
III-b1 8 Cp 117
I-9 12
I-11 12
I-14 12
IV-c2 6
II-3 10
I-3 6 Δn 0.253
I-4 11 Δε 12
III-a3 5 η 106
III-b1 8 Cp 117
I-9 12
I-11 12
I-14 12
IV-c2 6
II-3 10
[0074]V-a4 6
V-b1 12
V-b1 12
[0075] 实施例4
[0076] 本实施例所述的聚合物分散液晶材料组分及配方见表4。
[0077] 表4：实施例4组分
[0078]组分 含量(kg) 性能参数 参数值
I-1 12 Δn 0.250
I-3 12 Δε 17.3
I-4 12 η 105
III-a3 9 Cp 103
III-b1 9
II-3 5
IV-a1 3
IV-a3 4
V-a4 13
V-b1 3
V-b2 3
IV-b3 15
I-1 12 Δn 0.250
I-3 12 Δε 17.3
I-4 12 η 105
III-a3 9 Cp 103
III-b1 9
II-3 5
IV-a1 3
IV-a3 4
V-a4 13
V-b1 3
V-b2 3
IV-b3 15
[0079] 实施例5
[0080] 表5：实施例5组分
[0081]组分 含量(kg) 性能参数 参数值
I-3 6 Δn 0.201
I-4 6 Δε 15.5
I-9 6 η 102
I-13 6 Cp 100
II-3 15
IV-a1 7
I-3 6 Δn 0.201
I-4 6 Δε 15.5
I-9 6 η 102
I-13 6 Cp 100
II-3 15
IV-a1 7
[0082]IV-a2 4
IV-a3 4
IV-a4 6
V-a4 4
IV-c2 6
IV-c4 6
V-b1 6
V-b2 6
IV-b3 12
IV-a3 4
IV-a4 6
V-a4 4
IV-c2 6
IV-c4 6
V-b1 6
V-b2 6
IV-b3 12
[0083] 实施例6
[0084] 表6：实施例6组分
[0085]组分 含量(kg) 性能参数 参数值
I-4 15 Δn 0.233
III-a3 5 Δε 12.5
III-b1 5 η 100
I-9 12 Cp 103
I-11 12
I-14 12
I-2 8
II-3 6
IV-a1 6
V-a4 5
IV-c4 8
V-b1 6
I-4 15 Δn 0.233
III-a3 5 Δε 12.5
III-b1 5 η 100
I-9 12 Cp 103
I-11 12
I-14 12
I-2 8
II-3 6
IV-a1 6
V-a4 5
IV-c4 8
V-b1 6
[0086] 实施例7
[0087] 表7：实施例7组分
[0088]组分 含量(kg) 性能参数 参数值
[0089]I-4 15 Δn 0.245
I-6 5 Δε 13
III-a3 5 η 107
III-b1 12 Cp 102
I-9 12
I-11 12
I-14 8
IV-a6 6
I-10 6
II-3 5
V-a4 8
V-b1 6
I-6 5 Δε 13
III-a3 5 η 107
III-b1 12 Cp 102
I-9 12
I-11 12
I-14 8
IV-a6 6
I-10 6
II-3 5
V-a4 8
V-b1 6
[0090] 实施例8
[0091] 表8：实施例8组分
[0092]组分 含量(kg) 性能参数 参数值
I-3 10 Δn 0.233
I-4 18 Δε 12.5
III-b1 9 η 101
I-14 7 Cp 120
I-7 2
II-3 10
V-a4 8
IV-c2 4
IV-c4 4
V-b1 10
V-b2 10
IV-b3 8
I-3 10 Δn 0.233
I-4 18 Δε 12.5
III-b1 9 η 101
I-14 7 Cp 120
I-7 2
II-3 10
V-a4 8
IV-c2 4
IV-c4 4
V-b1 10
V-b2 10
IV-b3 8
[0093] 实验例
[0094] 对实施例1得到的液晶材料按照常规的制备方法得到调光膜，调光膜的刨面结构如图1所示，现对调光膜分别进行光电性能和温度性能测试，测试数据绘制曲线如图2(光电性能曲线)和图3(温度性能曲线)所示。
[0095] 从图2中的数据可以看出，电压升高至5V调光膜的透过率即会出现升高，电压升高至10V时，透过率基本可达50％，继续升高至18V，透过率增大的趋势趋于平缓，透过率也达到80％，由此可得实施例1的液晶材料在较低的电压下具有较高的开态透过率。
[0096] 从图3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60℃才开始出现雾度的下降，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或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光电性能，在较低的电压驱动下就可表现出优异的透过率；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。
[0097] 因篇幅所限，此处仅例举个别实施例的试验数据，本领域技术人员能够理解以本发明其他实施例重复下述试验，也能够得到相同或相近的试验结论。
[0098] 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。