[发明专利]一种含芴核弯曲型化合物的蓝相液晶复合材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种含芴核弯曲型化合物的蓝相液晶复合材料的制备方法。所述芴核弯曲型化合物具有大共轭效应，兼具优异的液晶性和溶解性，化合物的向列相液晶温域最高可达141℃，化合物的溶解度最高可达40wt％；所述制备方法是将弯曲型的芴类液晶分子按一定比例掺杂到小分子胆甾相母体混晶中，以诱导蓝相并拓宽其温域，蓝相温域最高可达16.7℃；所述芴核弯曲型化合物对蓝相体系电光特性的提升有所贡献。此发明为首例将芴核化合物应用于弯曲型分子稳定蓝相液晶，该化合物的合成快速高效，简单实用，不仅有利于稳定蓝相温域、还可以改善材料的电光性能。

技术领域

本发明属于蓝相液晶材料的基础研究领域，特别涉及一种高共轭的含芴核弯曲型化合物的蓝相液晶复合材料的制备方法。

背景技术

蓝相液晶(BPLC)是一种双螺旋三维超结构的手性自组装软凝材料，通常存在于高手性液晶体系中，是处于各向同性相和胆甾相之间的一种特殊相态。液晶分子在手性提供的扭曲力作用下，自组装形成双扭曲圆柱(DTC)，并由拓扑缺陷网络稳定其结构。

以液晶显示为例，传统的胆甾相液晶具有光学各向异性，存在双折射现象，电场响应速度为毫秒级别，液晶屏需要光学补偿膜和取向层。而蓝相液晶具有光学各向同性，无双折射现象，蓝相液晶屏为场序色彩显示模式，电场响应速度可达到微秒级别，可视角度广且对称，新一代蓝相液晶技术拥有超精细显示能力，像素密度高达1500ppi，是目前苹果Retina屏幕的三倍，可有效降低动态伪像，且无需取向层、光学补偿膜、彩色滤光片和偏振片，极大的简化了制备工艺。因此，蓝相液晶被认为是最具发展前途的一种新型液晶显示材料。但是，现有蓝相液晶材料存在蓝相温域窄(1～2K)、热稳定差、驱动电压高、电光迟滞高以及介电向各异性低等问题，这大大限制了蓝相液晶材料的产业化发展。

在过去的研究中，许多具有弯核的分子例如2,5-二取代噁二唑、2,5-二取代噻吩、2,7-二取代萘、1,3-二取代苯及其衍生物等已经被证实由于结构的双轴性导致了较大的的螺旋扭曲力(HTP)和挠曲电性，可以稳定蓝相的DTC结构。此外，这类分子可以与具有高HTP值的手性剂混合或者作为非手性双轴性分子掺杂到手性向列相液晶(又称胆甾相液晶，N*LC)中，表面手性和分子双轴性之间的偶合作用有利于降低体系的自由能，从而获得宽温域的蓝相液晶。因此，进一步探索和设计新的弯曲型化合物对获得宽温域、快电场响应和低驱动电压的蓝相液晶具有重要意义。

芴分子及其衍生物具有弯曲结构、大共轭体系、宽能隙、高发光效率、高三线态能级及优良的载流子传输性能等特点，从而在电致发光材料如有机发光二极管(OLED)，有机场效应晶体管(OFET)，有机太阳能电与联苯或萘结构相比，芴环的平面略微弯曲，更容易制备大角度的弯曲型化合物。尽管目前还未有芴核弯曲型分子应用于蓝相液晶的研究，我们仍认为此类分子可以在稳定蓝相结构的工作中有所作为。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种高共轭的含芴核弯曲型化合物的蓝相液晶复合材料的制备方法，通过将含芴核弯曲型化合物掺杂到手性向列相母体液晶中，制备获得宽温域蓝相液晶复合材料；所述弯曲型化合物有较大共轭效应，兼具优异的液晶性与溶解性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种含芴核弯曲型化合物的蓝相液晶复合材料的制备方法，其特征在于，所述芴核弯曲型化合物具有大共轭效应，兼具优异的液晶性和溶解性，化合物的向列相液晶温域最高可达141℃，化合物的溶解度最高可达40wt％；所述芴核弯曲型化合物为两个系列，一个系列的化合物侧链含有不同的刚性结构，另一个系列的化合物在芴核9位含有不同长度的烷基链。

进一步地，所述的含芴核弯曲型化合物为高共轭型，其分子结构如下：

其中，

Y为C或N；

六元环A'、B'、C'和D'为

m、n为0、1或2；