[发明专利]新的可聚合的液晶化合物

说明书

本发明涉及新的可用光交联的液晶化合物、含有这类化合物的液晶混合物以及它们在交联条件下作为光学元件的用途。

提供有适量光引发剂的可用光交联的液晶可通过适当的定向层或在外场作用下在基底上或槽盒中取向，然后在这种状态下用适当波长的光照射来交联。在结构中这样产生的液晶取向即使在高温下也可保持。光学元件，诸如波导管、光栅、滤波器和阻滞器、压电槽和具有非线性光学(NLO)性质的槽等可用这种操作方法来生产。这类光学元件可用于，例如，倍频器或滤色片中。

用于制造上述光学部件中的液晶材料的光学性质诸如双折射、折射率、透过率等是按照它们被使用时应用的外场来选择的。例如对于滤光器材料，必须在低色散n＝f(λ)时呈现高的双折射Δn。

可用光交联的液晶除可用于制造光学组件之外，这类液晶材料也适用作光学数据发送的玻璃纤维包层。可用光交联的液晶呈现各向异性的热导性，可使热在某些方向上流动。使用这类材料降低了热膨胀系数并减少了微观变形损失。这将导致增进的机械稳定性。

用于制造光学组件的液晶介质一般是以液晶混合物的形式来应用的。希望这些液晶组分是化学稳定和热稳定的，容易溶于普通溶剂，对电场和电磁辐射也是稳定的。它们在约25°至约+100℃、特别是约25℃至约+80℃应具有适宜的中间相。还有，因为液晶通常是以一些组分组成的混合物的形式使用，所以重要的是这些组分应很好地互相混溶。

普通的光化学低聚或高聚液晶一般具有高熔点和透明点。其缺点在于在加工过程中过早地发生自发的热聚合，这种聚合刚好发生在低于透明点的温度，在透明点粘度低，因而有利于良好的取向性。这种自发聚合代表一个值得注意的问题，因为它将导致区域结构的形成，后者在产生的交联层中会大大损害其光学和热学性质。在企图克服这一问题时，曾使用具有一些组分的复杂的液晶混合物。虽然这些混合物较低的熔点和透明点意味着它们可以在较低温度下加工，但这也代表液晶组分结晶的风险。

这样，就需要光化学低聚或高聚的化合物，它呈现相对较低的熔点和较高的透明点。这类化合物可以满意地在高于室温的液晶条件下加工，也可在溶液中加入。这些化合物在制造光学组件中有特别的应用。也需要能容易地取向并且不形成区域结构的构造的化合物，并且它们在交联条件下也呈现出优良的热稳定性和长期贮存的稳定性。还需要具有可调节的光学各向异性的液晶混合物。具有可调节的光学各向异性的液晶混合物被认为特别适合于制造光学阻滞器，这样即可调节其光学阻滞性。

普通的光化学低聚或高聚的液晶，诸如那些被描述于EP-A-0331233，ACS Symp.ser.(1996)，632，182-189页以及Chem.Mater.(1996)，8(10)，2451-2460的液晶，主要含有芳香环，从而一般呈现很高的光学各向异性。

本发明寻求解决这些问题中的至少某些问题。

本发明的第一个方面是提供具有下式I的化合物：

    R-S¹-A-Z¹-B-S²-R         (I)其中A和B独立地代表式a¹，a²或b的环系，其中在反式-1，4-亚环己基环中，一个或两个不相邻的CH₂基可被氧所置换，并且在1，4-亚苯基环中，一个或两个不相邻的CH基可被氮所置换；

L¹、L²、L³各自独立地代表氢、C₁-C₂₀烷基、C₁-C₂₀链烯基、C₁-C₂₀烷氧基、C₁-C₂₀烷氧羰基、甲酰基、C₁-C₂₀烷基羰基、C₁-C₂₀烷基羰氧基、卤素、氰基或硝基；

Z¹、Z²、Z³各自独立地代表一个单键、-CH₂CH₂-、-CH₂O-、-OCH₂-、-COO-、-OOC-、-(CH₂)₄-、-O(CH₂)₃-、-(CH₂)₃O-、或-C≡C-；