2-烷基-5-(4-烷氧基)苯基含氮杂环液晶合成与性能研究

含氮芳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,有利于形成近晶相液晶态,提高分子的介电各向异性,降低液晶的驱动电压。本文试图以嘧啶、吡啶为中心结构单元来增大化合物的偶极矩,设计合成了二个系列含嘧啶、吡啶的双芳环液晶化合物nOBMm、nOBPm系列共7个化合物;它们都经过IR、1 H-NMR、13 CNMR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,具有较宽的近晶相态,可作为铁电液晶和高分子聚合物分散液晶材料配方组分,为进一步研究低能耗铁电液晶和聚合物分散液晶材料提供了实验素材。     

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)。     

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。     

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。     

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。     

双氟二苯乙炔类液晶的高对比度垂面取向

通过在SiO2无机层上蒸镀长链醇的取向方法以及摩擦聚酰亚胺层的取向方法，证明了高双折射率、负介电各向异性双氟二苯乙炔液晶具有优良的垂面取向特性。添加5～10％的异硫氰基二苯乙炔不但改善了对比度，而且提高了质量因数。缺点是使阈值电压升高。     

含三氮唑杂环液晶中间体的合成

含[1,2,3]-三唑环的化合物由于具有稳定性高、偶极距大等突出优点而得到广泛应用。文章采用高效简单的方法将[1,2,3]-三唑环引入到液晶分子中,以对氨基苯甲酸和苯乙炔为起始原料,经过重氮化及Clickchemistry方法设计合成了以[1,2,3]-三唑环为核的液晶中间体,用1HNMR和HRMS确定了其分子结构。本研究对于改善液晶分子的各种性质、拓宽液晶分子的研究范围具有重要意义。     

1-[对-(反式-4-正烷基环已基)苯基]-2-(对-硫代异氰酸苯基)乙烷类新型液晶的合成研究

本文合成了结构式为的液晶化合物,提供了1-[对-(反式-4-正烷基环已基)苯基]-2-(对-硫代异氰酸苯基)乙烷类液晶化合物的合成路线。合成的化合物经光谱测试及元素分析确证,同时测定了它的相变温度和介电各向异性参数。     

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。     

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。     

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。     

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。     

一类高双折射率高可靠性液晶的合成和性能应用研究

随着液晶显示器件向低盒厚,轻薄化,高可靠性方向发展的需求,设计开发具有高双折射率、高介电各项异性、高清亮点、高可靠性的单体液晶顺应了发展的趋势。四联苯类液晶可以用于提升液晶的使用温度范围、提高液晶的折射率,并显著提高液晶的可靠性,是近年来混合液晶设计常用的一类单体材料。本文设计、合成、评测了一类末端四氟的四联苯液晶单体,并且考察了在液晶组合物中的应用,相对于常见单体,该系列单体的折射率大于0.3,介电大于20,清亮点高于200℃,同时使紫外后电阻率提升68%~107%,并改善VHR的表现,通过气质联用、核磁氢谱、差热分析等分析方法对结构进行了表征,并对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。     

液晶微胶囊制备宽波反射凝胶

手征向列相(N*)液晶能够选择性反射入射光,但其反射波宽一般小于150nm。利用负介电各向异性的向列相液晶SLC10V513-200与手性化合物R1011、CB15配制出5种N*液晶,其反射波长能够覆盖整个可见光波段。使用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)界面聚合法制备出平均粒径为8.0μm的5种N*液晶聚脲微胶囊之后,将相同质量的5种微胶囊混入OP-10与IPDI中制备出微胶囊的凝胶。对80.0μm厚微胶囊凝胶薄膜施加交流电场,使微胶囊中的液晶处于平面织构状态,紫外固化微胶囊中的液晶性单体,固定微胶囊中N*液晶的平面织构,从而制备出可以反射可见光波段的微胶囊凝胶薄膜。     

Optical Kerr shutter performance of a solution of organic nonlinearoptical material

An optical Kerr shutter with much higher efficiency than the conventional CS₂ liquid is demonstrated, utilizing a solution of π-conjugated monomer material. Third-order nonlinear optical susceptibility χ⁽³⁾ of the solution is evaluated by the efficiency of the Kerr shutter operation. The χ⁽³⁾ value of the solution depends on the molecular density, the molecular orientation behavior, and the dielectric constant of the solvent. To utilize these effects most efficiently, 4'-dimethylamino-N-methyl-4-stilbazolium methylsulfate is dissolved in formamide to the saturation concentration. This results in χ⁽³⁾ =3.0×10^-12 esu and a Kerr shutter transmission of four times that of CS₂