[发明专利]一种手性薄荷基液晶齐聚物薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种手性薄荷基液晶齐聚物薄膜及其制备方法，通过将不同摩尔比例手性薄荷基液晶单体、非手性棒状单体与聚甲基含氢线性硅氧烷共聚，制备手性薄荷基液晶齐聚物，其结构式如式Ⅲ，经高温淬火，得到室温下具有鲜艳色彩的手性薄荷基液晶齐聚物薄膜。该手性薄荷基液晶齐聚物薄膜具有高的热稳定性，宽的液晶区间，室温下可保留胆甾相液晶的颜色，呈现鲜艳的色彩，具有广泛的应用。

技术领域

本发明涉及一种手性薄荷基液晶齐聚物薄膜及其制备方法，属于光学材料技术领域。

背景技术

手性液晶因其手性中心的存在可形成螺旋状结构，使手性液晶分子具有一般液晶分子所不具有的光学性质，如旋光性、选择反射、圆二色性等，在非线性光学、快速光转换开关、界面温度的测量、医学、感光油墨、防伪标签及变色服装等方面具有潜在的应用价值。这类手性液晶因其独特的电光学性质日益受到广泛的重视。薄荷醇具有三个手性中心，旋光能力强，体积和位阻均相对较小，是一种优异的手性液晶基元。然而，目前对于以薄荷基为手性中心的液晶材料的研究主要集中于设计合成以薄荷醇为手性中心的新型分子结构，对于其优异光学性能的潜在应用仍具有很大的研究挑战。

根据温度和物质特性的不同，液晶可以处在不同液晶相中的某一个相中。胆甾相液晶就是指处在胆甾相下的液晶。胆甾相液晶存在重要的选择反射性能，选择反射波长与分子的手性以及胆甾相液晶分子的排列有关，并且选择反射的颜色随温度的变化而变化。然而手性薄荷基液晶小分子单体室温下确不能保留其选择反射的颜色。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种手性薄荷基液晶齐聚物薄膜材料的制备方法，工艺简单。

本发明的目的之二是提供上述制备方法制得的手性薄荷基液晶齐聚物薄膜，光学性能优异，在室温下能显示鲜艳的色彩。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种手性薄荷基液晶齐聚物薄膜的制备方法，包括以下步骤：

A)在二酸中加入氯化亚砜进行酰化反应，反应结束后减压蒸馏得到中间体1；将中间体1溶解到三氯甲烷中，在回流状态下缓慢滴加薄荷醇三氯甲烷溶液，加热回流反应，反应结束后减压抽滤得到中间体2；将对羟基苯甲酸溶于四氢呋喃中，然后加入吡啶，在回流状态下缓慢滴加中间体2，加热回流反应，反应结束后经后处理得到中间体3；在对联苯二酚、二甲基亚砜、氢氧化钾的混合体系中缓慢滴加3-溴丙烯，常温反应，反应结束后经后处理得到中间体4；在有机溶剂中，由中间体3、中间体4经过酯化反应合成手性薄荷基液晶单体；

所述手性薄荷基液晶单体结构式如式I所示：

B)将手性薄荷基液晶单体、非手性棒状单体与聚甲基含氢线性硅氧烷溶于有机溶剂中，其中手性薄荷基液晶单体、非手性棒状单体与聚甲基含氢线性硅氧烷的摩尔比为(1.4～0)：(0～1.4)：0.2，加入催化剂，在60～80℃的条件下进行自由基共聚反应，反应结束后将反应液冷却，倒入甲醇中静置，析出沉淀，经重结晶得到手性薄荷基液晶齐聚物；

所述非手性棒状单体的结构式如式Ⅱ：

所述聚甲基含氢线性硅氧烷的结构式如式Ⅷ：

式Ⅷ中，a为3～7的整数；

所述手性薄荷基液晶齐聚物的结构式如式Ⅲ：

式I、式Ⅱ、式III中，x+y＝7，k为4～10的整数，n为3～11的整数，m为0～2的整数，R选自甲基或甲氧基；

C)将齐聚物升温至液晶态，涂膜，置于冰水中骤冷，得齐聚物薄膜。

优选的，步骤A)中合成手性薄荷基液晶单体的酯化方法选自氯化亚砜作用下酯化、Steglich酯化反应、费歇尔酯化中的一种。