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。     

一类嘧啶液晶的合成与性质研究

以烷基苯乙酮为原料通过一系列反应制备出新一类嘧啶液晶,对其性能进行了测试。比较了嘧啶环连接氰基时,两个氮原子不同朝向对液晶性质的影响。研究结果表明,这类液晶具有较大的光学各向异性和介电各向异性。     

含氟三环类液晶单体的介晶性研究

利用差示扫描量热仪(DSC)、显微热分析仪和偏光显微镜(POM)对CCP和CPP 两个系列液晶材料中含氟三环类液晶单体的介晶性进行了研究.结果表明,除CPP系列中的2CPPF3和4CPPF3外,其余所有化合物均有介晶性,在液晶态可观察到部分单体的近晶相和除2CPPF3和4CPPF3外所有单体的向列相的典型织构.探讨了烷基链碳原子数、环骨架结构以及氟原子取代数目对2个系列单体相变温度的影响规律.     

含胆甾烯基结构的手性二介晶结构液晶化合物

二介晶结构液晶化合物是指分子中含有由柔性的间隔基连接2个同样的介晶结构单元（对称）或不同的介晶结构单元（不对称）的化合物。对称的二介晶结构化合物可作为高分子液晶研究的理想模型，而不对称的二介晶结构化合物，尤其是含胆甾烯基结构的二介晶结构液晶化合物由于胆甾烯基的手性呈现新型而独特的液晶相，并且其液晶行为随着连接2个介晶结构单元的间隔基的碳链长度和碳原子数的奇偶以及第二个液晶结构单元的种类有规律性的变化，引起了各国学者的关注。本文总结了含胆甾烯基结构的手性二介晶结构液晶化合物的液晶性质。     

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)。     

芳环上氟原子对手性液晶分子扭曲力的影响

通过Mitsunobu反应合成了一系列手性液晶,收率63%～71%,并通过1 H NMR、MS、IR对其结构进行了表征。结合DSC和POM研究了目标化合物的介晶性。利用Cano’s wedge法研究了目标化合物的扭曲力,发现随着手性中心邻近芳环上氟原子数的增多,手性液晶分子的扭曲力显著增大。实验结果表明,氟原子的引入影响了碳氧单键的自由旋转,导致手性液晶分子具有较少构象异构体,从而表现出大的扭曲力。     

四环二氟甲醚桥键液晶化合物性能研究

二氟甲醚桥键类液晶是目前广泛使用的一类液晶化合物,但是其相关相变行为和物理参数很少有系统地报道。本文采用DSC、POM测试,对系列1和2共计7种含环己烷的四环骨架二氟甲醚桥键液晶单体的介晶性进行了研究,并考察了不同单体对混合液晶性能的影响规律,采用加法原理对各系列单体的物理性能参数进行了外推。结果表明,与系列2化合物相比,系列1单体具有更高的清亮点和更宽的向列相温度范围。系列2单体由于氟原子数的增加,介电各向异性值增大。系列1单体可显著改善混合液晶的低温相溶性,有利于拓宽混合液晶的使用温度。     

侧向氟取代双烷基环己基联苯类液晶化合物的介晶性研究

利用差示扫描量热仪(DSC)、显微热分析仪和偏光显微镜(POM)对系列侧向氟取代双烷基环己基联苯类液晶的介晶性进行了系统研究。结果表明,所有化合物均有介晶性。在液晶态可观察到部分单体的近晶C相(SC)、近晶B相(SB)、近晶A相(SA)和所有单体向列相的典型织构。与相应的4,4′-双-(烷基环己基)联苯类液晶相比,引入侧向氟取代基以后近晶相温度区间明显减小,向列相温度区间增加。     

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。     

一种丙烯酸酯型侧链液晶高分子的合成及液晶性的研究

依据液晶分子结构理论,选择联苯基作为介晶基元,六亚甲基为柔性间隔基,合成了一种丙烯酸酯侧链型液晶高分子。对于合成的中间及目标产物通过FTIR、1HNMR等进行了结构的表征。对于聚合物采用GPC法测量了其分子量,并通过DSC、POM、XRD和计算机模拟等手段研究了其液晶性。研究表明合成的聚合物分子量-Mn=2523、-Mw=2826,具有较宽的温域(45.3～95.2℃),且为典型的近晶A相液晶。     

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。     

铁电液晶红外探测研究

某些碟状近晶相液晶具有铁电和热电性质。本文综述了铁电液晶的性质和介电、热电及脉冲响应特性;报道了我们对复合固体铁电液晶薄膜探测器的最新研究成果。     

含亚甲氧基桥键负性单体液晶的制备及性能研究

含亚甲氧基桥键负性单体液晶由于具有较大的负介电各向异性,较低的旋转粘度、良好的相溶性而被广泛应用于VA-TFT配方中,但其合成步骤长,合成及提纯难度大。本文讨论了含亚甲氧基桥键及苯环侧向氟取代的负介电各向异性单体液晶的合成方法,该方法主要采用2,3-二氟-4-乙氧基苯酚与含不同长度烷基链的苯磺酸酯反应引入亚甲氧基桥键,避免了常用醚化方法中卤代物的使用和卤素离子对单体液晶性能的影响。使用1 H NMR对目标单体液晶的结构进行了表征;采用DSC、热台偏光显微镜、LCR测试仪等对目标单体液晶的相变温度、光学各向异性、介电各向异性等一系列液晶性能参数进行了测试。     

外加电压频率对液晶介电各向异性的影响

液晶材料的介电各向异性通常与频率有关。为进一步研究频率对液晶材料介电常数的影响,首先,使用紫外可见分光光度计(METASH UV-9000S)和表面轮廓仪(Contor GK-T)分别测量液晶盒厚度以及聚酰亚胺(PI)取向层厚度,通过精密热台(LTS 350)控制实验温度20℃,使用精密LCR表(Agilent E4980A)测定4种不同液晶材料在100～2 000Hz的频率内的平行和垂直排列向列相液晶盒电容;然后,利用液晶盒电容模型计算出不同频率下液晶的平行和垂直介电常数,并绘制频率-介电各向异性曲线;最后,分析频率对液晶介各向异性的影响。实验结果表明:温度一定,正性液晶的介电各向异性随频率的升高而减小,然后逐渐趋于平缓,负性液晶的介电各向异性随频率变化基本保持不变。此项研究对进一步分析液晶材料的介电特性具有一定的指导意义。     

铁电液晶及其应用

某些碟状近晶相液晶具有铁电和热电性质。最简单的铁电液晶是近晶 C相(碟状近晶 c 相)。文章综述了铁电液晶的电光效应、器件结构、取向方法和主要应用。报道了作者对复合铁电液晶材料的最新研究成果。     

Synthesis of Predesigned Ferroelectric Liquid Crystals and Their Applications in Field‐Sequential Color Displays

A series of low transition temperature and fast response chiral smectic C (SmC*) liquid crystals is designed and synthesized. The phase transition behaviors and electrooptical properties of the synthesized compounds are investigated and compared with reported values. The ferroelectric phase of the liquid crystals is characterized by means of differential scanning calorimetry, polarizing optical microscopy, wide‐angle X‐ray scattering (WAXS), and electrooptical measurements. The wide SmC* phase is achieved via the induction of achiral trisiloxane and a chiral methyl‐lateral substituent onto the terminuses of the molecules. The optimized packing arrangement model is studied based on the exceptionally high apparent tilt angles (≈41°) and smectic layer spacing observed using WAXS. A fast response time of 0.3 ms in an electric field of 10 V µm^?1 provides an opportunity to use the synthesized materials for field‐sequential color liquid crystal displays (FSCLCDs). An FSCLCD sample cell is fabricated using the synthesized ferroelectric liquid crystals via a red (R), green (G), and blue (B) backlight. A color‐frame frequency of more than 500 Hz (i.e., a frame frequency more than 166 Hz) is achieved. As a single material liquid crystal display cell, the synthesized ferroelectric liquid crystals show great performances at room temperature.     

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。     

掺杂铁电纳米粉的液晶的电光特性

铁电纳米粒子悬浮在向列相液晶母体中，增强介电各向异性，而且对施加的电场信号敏感。本文也展示了纳米粒子对所述复合材料可实现的总的相变的作用。这种方法也许可应用于设计新型显示材料。