侧位含氟苯乙炔类液晶化合物的微波介电性能

近年来基于液晶材料的微波通信器件研究发展迅速,液晶材料的介电损耗成为制约微波器件发展的瓶颈,然而目前对微波用液晶材料性能报道较少。本文以低熔点高双折射侧位含氟苯乙炔类液晶作为研究对象,将其按一定比例掺杂到母体液晶MA中,采用矩形谐振腔微扰法测试所选液晶化合物在微波频段(10～30GHz)下的介电性能,探讨分子结构对微波频段液晶介电性能的影响作用。实验结果表明:在高频时的液晶介电各向异性与分子极性和双折射率相关,侧位含氟苯乙炔类和端基异硫氰基苯乙炔类液晶化合物均具有较大的介电各向异性(Δ_(ε_r)0.85);对于具有较高双折射率的对称含氟三苯二炔类和三苯乙炔异硫氰基类液晶化合物表现出较低的介电损耗(tanδ_(ε_r⊥)8.0×10~(-3),18GHz),而异硫氰基的含氟二苯乙炔类和不对称含氟三苯二炔类液晶化合物则表现出较高的介电损耗(tanδ_(ε_r⊥)8.0×10~(-3),18GHz)。     

低熔点三苯二炔类液晶合成及高频介电性能

液晶微波通信器件所用的液晶材料都是高双折射率(Δn)液晶化合物组合而成，这些化合物的熔点大多较高，使得液晶组合物的低温共熔点较高，不利于微波通信器件的发展。本文合成了8种侧乙基三苯二炔类液晶化合物，将其按照一定的比例配置成低温共熔点在-46℃的液晶组合物MA，并以此为液晶母体，将其与另外几种液晶混合，采用矩形谐振腔微扰法测试液晶组合物在微波频段(11～35 GHz)的介电性能，得到了在18 GHz时的介电常数值(Δε_r)为0.954，最大介电损耗(tanδε_{r max})为0.008 6，可满足微波用低熔点液晶材料的性能要求。     

含氟三苯二炔类液晶化合物合成及其性质研究

目前,越来越多的液晶应用要求向列相液晶材料具有高双折射率性能。本文合成了5个高双折射率含氟三苯二炔类液晶化合物(Ⅳ),经过IR,1 H NMR,13 C NMR谱图鉴定,这些化合物的分子结构完全正确;通过DSC和POM对其液晶相态测试的实验结果表明该类液晶化合物具有较低的熔点和相对较宽的向列相温度范围(达到100℃左右);对其折光率测试结果表明这些液晶化合物的双折射率(Δn)值在0.47以上,改善液晶光学性能。     

低熔点高Δn值双环向列相液晶的合成研究

为了获得低熔点、折射率各向异性(Δn)大的快速响应向列相液晶材料,高Δn值的液晶混合体系中需要加入熔点在50℃以下、Δn大于0.35的双环类液晶组分,以使快速响应向列相液晶材料满足室温工作的要求。本文合成了异硫氰基含氟二苯乙炔类液晶化合物;一方面由于在分子苯环侧位引入F原子,减小分子间作用力,使化合物的熔点下降;另一方面在两个苯环间引入三键、分子末端接入异硫氰基极性基团,增加了分子的共轭性,提高了目标化合物的Δn值。获得了熔点分别为31℃和50℃、Δn为0.39和0.40,这两种低熔点化合物与目前已具有的毫秒级快速响应向列相液晶化合物混合,可使其熔点低至10℃以下。     

乙炔桥键四环异硫氰酸酯液晶化合物的合成及性能

为了研究液晶材料结构与性能的关系,本文以含乙炔桥键的四环异硫氰酸酯化合物为研究对象,芳基硼酸和3-氟-4-溴碘苯为起始原料,经6步反应合成了12种目标化合物,LC纯度大于99%,采用核磁共振、红外光谱对其结构进行了表征。采用DSC和POM对目标化合物的介晶性进行了研究,采用外推法对其双折射率和介电各向异性值进行了测试。结果表明:目标化合物具有300℃以上高清亮点、150℃以上向列相温度区间、0.40~0.51的双折射率以及大于17的介电各向异性值。对于同一系列化合物,随着末端烷基链的增长,化合物熔点降低,但呈现近晶相的趋势增加。在Y、Z位引入侧向氟取代基,熔点和清亮点均降低;X位再引入侧向氟取代基,熔点上升、清亮点下降。用环己烷替代左边第一个苯环,化合物熔点降低、向列相温度区间变宽。引入侧向氟取代基使双折射率下降0.008~0.036。目标化合物有利于提高混合液晶配方的双折射率、清亮点和降低阈值电压。     

异硫氰基含氟联苯乙炔液晶合成研究

本文合成了4个异硫氰基联苯乙炔类液晶化合物。通过1 HNMR、13 CNMR、19 FNMR、IR和MS谱图鉴定结构正确。用差示扫描热议(DSC)和偏光显微镜(POM)对化合物的相变温度进行了测试,发现所合成目标化合物均呈现向列相,其相变态温度范围在105~137℃,其双折射率高于0.47,可作为液晶光栅高双折射率液晶材料的有效组分。     

侧向氟取代三环双酯氰基液晶的合成与性能研究

以4-烷基苯甲酸、4-羟基苯甲醛及3-氟-4-氰基苯酚为原材料合成了4种侧向氟取代三环双酯氰基液晶化合物,通过核磁共振(NMR)、质谱(MS)、红外光谱(IR)等分析方法确定了其分子结构,并对上述化合物的相变温度、介电各向异性、光学各向异性进行了测试研究。结果表明,该类化合物在升温过程中均呈现向列相,且具有清亮点高、向列相范围宽、介电各向异性大、光学各向异性大的特点。     

含氟三环NCS液晶材料的介电性能研究

为了探究液晶材料的介电性能,本文研究了4PPTGS和4PUTGS两种含氟三环NCS类液晶材料的介电各向异性和介电损耗。首先用精密LCR表(Agilent E4980A)测量液晶盒的电容并用双盒模型和液晶盒电容模型得到4PPTGS和4PUTGS两种液晶材料的平行和垂直介电常数,再由电压-电容特性曲线得到它们的阈值电压,并进一步探讨了介电各向异性和阈值电压对温度的依耐性;然后,在20 Hz~10kHz范围内研究了外加电压频率对液晶材料介电损耗的影响,两种液晶材料在1kHz左右都存在介电损耗峰值,为了减小器件的功耗和提升器件的质量,液晶材料应选择在介电损耗小的频率下工作;最后,通过对平行和垂直排列向列相盒中液晶材料在不同电压下介电损耗的测试与分析,介电损耗的变化是由于在外加电场下液晶分子固有偶极矩的取向极化引起的,介电损耗值的大小与液晶分子的排列状态密切相关。此项研究对提升液晶材料在应用中的介电性能具有一定的指导意义。     

苯并菲类盘状液晶的合成及应用

为了改善扭曲向列相(TN)型液晶显示的视角差的现象,合成了一种具有苯并菲结构的盘状液晶单体,并以该盘状液晶单体为材料制备了简易的光学补偿膜片。以4-氯丁醇乙酸酯、对羟基苯甲酸甲酯和邻苯二甲醚为原料,通过七步反应以较高收率合成了一种具有苯并菲结构的盘状液晶单体。通过核磁共振(NMR)和元素分析(EA)确认了分子结构的正确性;利用偏光显微镜(POM)、预倾角测试仪和示差扫描量热仪(DSC)等对其液晶参数进行测定,并以该苯并菲单体为材料通过基板处理、摩擦配向、涂布等过程制备了光学补偿膜片。实验表明,该苯并菲盘状液晶单体具有负的光学各向异性值(Δn=-0.060 8)、较宽的向列相温宽(54.6~166.4℃),所制得的简易光学补偿膜片具有一定的补偿效果(R_(th)=137nm)。该苯并菲类盘状液晶化合物可以作为光学补偿膜材料使用,且制备方法简单,原料易得,收率较高,易于实现大规模生产。     

ω-(4-甲氧基-4′-偶氮苯氧)溴代烷的制备及液晶性能的研究

偶氮苯及其衍生物是性能良好的介晶基团,含偶氮苯的分子有广泛的用途。文章报道了ω-(4-甲氧基-4′-偶氮苯氧)溴代烷(ZOn,亚甲基数n为2～6)的制备,所合成化合物的结构由红外光谱分析(IR)和核磁共振(1HNMR)测试确定。示差扫描量热(DSC)测试及偏光显微镜(POM)观察显示,产物ZO2未表现出液晶性,ZO3显双向液晶性,呈近晶相;ZO4、ZO5、ZO6呈单向液晶性,为向列相。它们的织构随n的增大而逐渐改善,ZO6的偏光织构最完善。     

异硫氰基嘧啶乙炔类液晶合成及性能研究

中心环外侧嘧啶环作为液晶分子的极性介晶基团,能有效增大分子的偶极矩和分子间的作用力,提高分子的介电各向异性,降低液晶的驱动电压,也有利于形成近晶相液晶态。本文试图以嘧啶乙炔为中心结构单元,以异硫氰基为端基,设计合成了嘧啶乙炔类异硫氰基液晶化合物(nBTM-NCS)系列共5个化合物;它们都经过IR、~1H-NMR、~(13)C-NMR和MS光谱对其分子结构鉴定,经过差热分析仪(DSC)和偏光显微镜(POM)对其液晶性能进行检测。实验结果表明,所有化合物的分子结构均正确,具有近晶相态,其熔点较高并呈现奇偶效应;其光学各向异性达到0.45左右,介电常数21~24左右,可作为铁电液晶和聚合物分散液晶材料配方组分。     

单氟取代苯基二苯乙炔基异硫氰酸酯的合成与液晶性质研究

为了满足液晶光学器件快速响应的要求,采用有机合成方法获得了6种单氟取代苯基二苯乙炔基异硫氰酸酯类液晶化合物。首先用IR和1HNMR对6种单氟取代液晶化合物的结构进行了表征,其次通过差热分析对其相变温度进行了测试,利用液晶综合参数测试仪对其液晶性能进行了研究。红外和核磁图谱表明合成的化合物即为目标化合物;差热分析获知这些化合物90℃左右进入液晶相,并且氟取代位置在与异硫氰酸酯基相连苯环的2号位置时有相对较低的熔点,最低的熔点可达到83.4℃;液晶综合参数测试结果表明这6种化合物的Δn值为0.432~0.681,同时氟取代位置在与异硫氰酸酯基相连苯环的3号位置时有相对更佳的响应性能。这些化合物在制备快速响应液晶光学器件中可能会有潜在的应用价值。     

新型含氟液晶-7.4''''[(4-烷氧-2,3,5,6-四氟苯基)乙炔基]苯甲酸4”-烷氧基苯酚酯的合成及相态研究(英文)

设计、合成了4’-[(4-烷基-2,3,5,6-四氟苯基)乙炔基]苯甲酸4”-烷氧基苯酯系列的液晶化合物,进行了结构分析,确证其结构,测定了它们的相变温度,确定了它们的液晶相变类型,它们具有向列相和近晶C相。     

端烯多氟三联苯液晶的合成与性能研究

为了适应快速响应的要求,液晶盒的设计向低盒厚的方向发展,所以对液晶折射率的要求趋向于增大,设计混合液晶配方趋向于考虑添加更多浓度的多苯环结构的液晶单体。三联苯液晶由于具有大的折射率、低的旋转黏度、高的清亮点是开发高折射率液晶配方的必要成分,常见的三联苯液晶往往是介电中性或很大的极性,本文设计、合成、评测了一类端烯多氟三联苯液晶单体,含有丙烯醚端基、丁烯端基,相对于常见单体,具有较大的光学各向异性Δn、中等的介电各向异性Δε、较高的清亮点CP,并对其表现出的性能参数与液晶分子结构之间的关系进行了初步分析探讨,通过GC-MS、NMR等分析方法对结构进行了表征。     

新型含氟液晶-8.1-[(4-乙基-联苯基)2-(4-烷氧基-2,3,5,6-四氟苯基)乙炔的合成及相态研究(英文)

设计、合成了1-(4’-乙基-联苯基)2-(4-烷氧基-2,3,5,6-四氟基苯基)乙炔的液晶化合物。用偏光显微镜以及DSC确定了它们的液晶相态,它们均为向列相液晶,并与相类似全碳氢类液晶化合物进行比较。     

含希夫碱基团的不对称弯曲型液晶分子的合成和相变研究

以3-氨基-2-甲基苯甲酸为原料,合成了含希夫碱基团的5个不对称弯曲型液晶分子,通过1HNMR、HRMS测试手段对其结构进行了表征,采用示差扫描量热法(DSC)和偏光显微镜等方法研究了它们的液晶性和相变温度,发现不仅相变温度随着分子苯环数的下降而下降,其液晶相的稳定性也随着苯环数的下降而下降,含有5个苯环的化合物呈现多个近晶相和向列相,含4个苯环的化合物则只有一个近晶相和向列相,而3个环的化合物仅在降温的过程中呈现近晶相。     

室温显示胆甾相的侧链液晶聚合物的合成与表征

将聚甲基含氢硅氧烷(PMHS)与向列相柔性单体11-(4’-(4-乙氧基苯甲酸)苯)十一烯酸酯(M_1)和胆甾相单体烯丙氧基苯甲酸胆甾醇酯(M_2)接枝共聚合成了聚合物P_1～P_7。利用红外光谱(FTIR)、氢谱(~1H NMR)、差示扫描量热法(DSC)、偏光分析(POM)、X射线衍射分析(XRD)、热失重分析(TGA)、旋光分析等手段研究了单体和聚合物的结构和液晶性能。结果表明,除聚合物P7为向列型液晶聚合物外,P_1～P_6为胆甾型液晶聚合物,即向列相柔性单体M_1的引入并未改变胆甾相,而且与柔软的硅氧烷主链共同作用起到了降低玻璃化温度(P_5、P_6在室温即出现液晶态)、拓宽液晶区间、稳定液晶相、降低成本的作用,有利于液晶聚合物的应用。     

含炔键大双折射液晶的研究进展

阐述了形成大双折射液晶化合物的结构因素和含炔键大双折射液晶化合物的主要研究成果。迄今研究发现:二芳基取代的乙炔类(PTP)液晶双折射范围在0.25~0.49;双烷基联苯炔(PPTP)类液晶双折射范围在0.32~0.5;双苯二乙炔类(PTTP、PTDTP、PTPTP)液晶双折射范围在0.35~0.67;三联苯乙炔苯类液晶化合物双折射值约为0.54;含氰基或异硫氰基的苯炔类液晶双折射范围在0.25~0.79;稠环基苯乙炔类液晶双折射在0.36~0.79。含炔键苯类液晶材料具有较大的双折射值和实用价值。     

新型乙烯桥键含氟液晶化合物的合成及性能研究

设计合成了结构新颖的乙烯桥键含氟液晶化合物。以4-溴苄溴为起始原料,经3步反应制备出目标化合物,总收率为44.1%~48.3%,目标产物色谱纯度达到99.5%以上。产物结构经IR、1 HNMR、MS确认。用DSC和POM对化合物的相变温度进行了测试,发现该类化合物均呈现向列相。乙烯桥键引入后分子长径比增大,导致熔点、清亮点上升,液晶相区增加。物理测试表明,目标化合物具有清亮点高、介电各向异性大、折光率高的特点,能够缩短液晶响应时间,在液晶显示中具有较好的应用前景。     

含氰基三联苯聚噻吩液晶共轭聚合物单体合成

通过Sszuki偶联和Mitsunobu酯化等反应,设计合成了一种新型含氰基三联苯聚噻吩类液晶共轭聚合物单体,利用核磁共振(1H NMR)、红外光谱(IR)等方法表征了单体的结构.利用示差扫描量热仪(DSC)、带热台的偏光显微镜(POM)、紫外光谱(UV)和荧光光谱(PL)研究了单体液晶性和光电性能.结果表明,该单体具有近晶A型液晶态扇形织构,同时,由于三联苯的存在赋予了单体很好的紫外吸收和光致发光性能,在320 nm紫外光激发下,可发射400 nm的蓝光.