Жидкокристаллический диэлектрик

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) !С 09 К 3 34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К IlATEHTV

Остальное до 100

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

tlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2948200/23-04 (22) 04.07.80 (31 ) Р 2927277.3 (32) 06.07.79 (33) ФРГ (46) 23.11.83. Бюл. Р 43 (72) Рудольф Лйденшинк,дитрих Эрдманн, йоахим Краузе и Людвиг Поль (ФРГ) (71) Иерк Патент Гмбх (ФРГ) (53) 532.78 (088.8) (56) 1. Патент ФРГ )) 2636684, кл. С 07 С 121/60, опублик. 1978.

2. Неакцептованная заявка ФРГ

)) 2201122, кл. 12 g 4/07, опублик. 1973.

3. Лкцептованная заявка ФРГ

)) 2701591, кл. С 07 С 121/60, опублик. 1979 (прототип). (54)(57) жидкокРистлллический диэлккТРИК для электрооптических устройств, состоящий из 1-6 нематическнх жидкокристаллических вешеств и вещест(19) (11) i ва, расширяющего температурный интервал нематической мезофазы, о т а ич а ю шийся тем,что,с целью расширения температурного интервала нематической мезофазы, в качестве вещества, расширяющего интервал нематической мезофазы, он содержит соединение общей формулы .(1 ) где R — н-алкил с 2-6 атомами угле рода;

R — н-алкил с 2-7 атомами угле1 рода .илн н-алкоксигруппа с 2-6 атомами углерода, при следующем соотношении компонентов вес Ъ.:

Соединение формулы (1 ) 5-26

Нематические жидкокристаллические вещества

1056907

Изобретение относится к жидкокри- сталлическим диэлектрикам, которые применяются в различных электрооптических устройствах отображения и обработки информации.

Известен жидкокристаллический 5 диэлектрик, включающий 35 вес.%

4,4 -пентилцианобифенила, 11 вес.% 4, 4 -гексилоксицианобифенила, 1

32 вес.% трьнс -4-пентил-(4-цианофенил)-циклогексана и 22 вес.% транс- 10

-4-гексил-(4-цианофенил)-циклогексана. Температурный интервал нематической мезофазы для него составляет от -10 до +50 С, вязкость равна

38 сП при 20 С (1) .

Недостатками этого материала являются узкий температурный интервал нематической мезофазы и высокая вязкость.

Известен также жидкокристаллический диэлектрик, включающий

31 вес.% и:-метокси-и -бутилазоксибенI зола,19 вес.% и -бутил-fl -метоксиазок,сибейзола и 50 вес.% п,tl -дибутилазоксибензола.Температурный интервал нематической мезофазы для него состав- 25 ляет от -14,8 до +52,5 C,âÿçêoñòü 31 сП при 20 С k2) .

Недостатками этого материала также являются узкий температурный 30 интервал нематической мезофазы и довольно большая вязкость.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является жидкокристаллический диэлектрик для 35 электрооптических целей, состоящий из известных нематических жидкокристаллических веществ — азоксибензолов, бифенилов, фенилциклогексанов, сложных эфиров и вещества, расширяющего 40 температурный интервал нематической мезофазы. В качестве вещества, расширяющего температурный интервал нематической мезофазы, он содержит производное гексагидротерфенила общей формулы 45 где один из циклов A и  — фенил; второй — тра н с -1, 4-диз амещенное циклогексановое кольцо, R -алкил-или алкоксигруппа, содержащая 1-9 угле-. родных атомов.

Так, жидкокристаллический диэлек. трик, содержащий 36 вес.% тРьйс -4-пропил-(4-цианафенил)-циклогексана, 31 вес,% транс -4-алкил-(4-цианофенил)-циклогексана, 21 вес.% трьнс

-4-гептил-(4-цианофенил)-циклогекса- 60 на и 12 вес.% 4-циано-.4 (тра нс -4-пентилциклогексил)-бифенила, имеет температурный интервал нематической мезофазы от -6 до +72ОС и вязкость

29 сП при 20 С (3) . 65

Недостатком известного материала является сравнительно неширокий интервал нематической мезофазы.

Целью изобретения является расширение температурного интервала нематической мезофазы.

Поставленная цель достигается использованием жидкокристаллического диэлектрика для электрооптических устройств, состоящего из 1-6 нематических жидкокристаллических веществ и вещества, расширяющего тем пературный интервал нематической мезофазы, который в качестве вещества, расширяющего температурный интервал нематической мезофазы,содержит соединение общей формулы

К (1) где R — н-алкил с 2-6 атомами углерода;

R(— н-алкил с 2-7 атомами угле рода или н-алкоксигруппа с 2-6 атомами углерода, при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Соединение формулы (I ) 5-26

Нематические жидкокристаллические вещества Остальное до 100

Ю.»

Пример 1. В суспензии 150 r безводного алюминийхлорида в 2000 мл дихлорметана при 10ОС и при перемешивании растворяют 306 г 4-(4-П-пентилциклогексил)-бифенила и к раствору при перемешивании в течение 2 ч добавляют по каплям раствор 79 r ацетилхлорида в 250 мп дихлорметана.

Реакционную смесь перемешивают еще

16 ч и выливают в раствор 300 мл концентрированной соляной кислоты в 2,5 л ледяной воды. Органическую фазу отделяют, промывают водой и раствором бикарбоната натрия, сушат над хлоридом кальция и упаривают.

Оставщнйся П:-(4-и-пентилциклогексил)-п -ацетилбифенилперекристаллизовывают из этанола. Выход 315 г.

Т.пл. 125ОС.

175 r П -(4-H-пентилциклогексил)— П -ацетилбифенила растворяют в

1,5 л тетрагидрофурана и в присутствии 10 r паллация на угле (.5% палладия) гидрируют при комнатной температуре и нормальном давлении в течение 80 ч. Затем отфильтровывают катализатор, фильтрат упаривают и оставшийся П -(4-й-пентил-циклогексил)-п -этилбифенил перекристаллизовывают из этанола.

Выход 149 r. Т.пл. 34 С, т.пр. 164 С.

Аналогично получают другие -(4-И-алкилциклогексил)-п -алкилбифенилы.

Пример 2. Суспензию 35 г

П-(4-Н-пентилциклогексил)- и -ацетил1056907 бифенйла в 200 мл 98%-ной муравьиной кислоте смешивают со смесью

20 мл 33%-ной перекиси водорода н

50 мл 98%-ной муравьиной кислоты и перемешивают при комнатной температуре в течение 72 ч. Реакционную смесь выливают на 1000 г льда и дважды экстрагируют порциями по

500 мл дихлорметана. После упаривания растворителя оставшийся и -(4-н-пентилциклогексил) — П -ацетоксибифенил перекристаллизовывают из этанола (Т. пл. 215oC) °

46 r n -(4-н -пентилциклогексил). — П -ацетоксибифенила с 20 r гидроксида натрия суспендируют в 250 мп воды и 85 мл этанола. Суспензию в течение 2 ч нагревают при кипении и затем подкисляют соляной кислотой.

Высадившийся n †(4-н-пентилциклогексил ) — (-гидроксибифенил отфильтровывают и промывают водой (T.ïë. 202ОС)

Раствор 32 r n †(4-Н-пентилцикло- . гексил)- П -гидроксибифенила в

250 мл ацетона нагревают до кипения с 31 г Н -пентилбромида в присутствии 70 г безводного карбоната калия в течение 24 ч с обратным холодильником. После охлаждения реакционную смесь фильтруют, фильтрат упаривают и оставшийся fl -(4-Н-пентилциклогексил)- П -пентилоксибифенил перекристаллизовывается из этанола.

Выход 37 г. Т.пл. 42 С, т.пр.. 183 С.

Аналогично получают другие

ll †(4-Н-алкилциклогексил) — П -алкил-!

Ьксибифенилы.

Для приготовления жидкокристаллического диэлектрика по примерам

3-11 компоненты, взятые в соответствующем количестве, помеШают в стеклянный сосуд, нагревают до температуры на 5-10ОС выше точки прояснения перемешивают и охлаждают до комнатной температуры. Получают готовый к употреблению жидкокристаллический диэлектрик.

Пример 3. Диэлектрик из 67Ъ

4-н-бутил-4 -метоксиазоксибензола

1 и 33% 4-этил-4 -метоксиазоксибензола имеет нематическую фазу в темпе° о ратурной области от -15 до +73 С и вязкость 31 cll при 20 С. .Согласно изобретению диэлектрик из 95.Ъ этой двухкомпонентной смеси и 5% П -(4-Н-пентилциклогексил)-П-этоксибифенила имеет нематическую фазу в температурной области от -79 до +79 С и вязкость 28 сП при 20 С. о

Для сравнения. диэлектрик из 95Ъ упомянутой двухкомпонентной смеси и 5% 4-циано-4 (транс -4-И-пентил1 циклогексил ) -бифенила имеет нематическую фазу в температурной области от -7 до +78 С и вязкость 28 сП при 20 С.

Пример 4. Диэлектрик из 67% 4-Н-пентилфенилового эфира анисовой I кйслоты и 33% 4 -Н-пентилфенилового эфира 4-H -гексилоксибензойной кислоты имеет нематическув фазу в температурной области от 15 до 48 С и вязкость 58 сП при 20 С.

Согласно изобретению диэлектрик . из 80Ъ этой двухкомпонентной смеси и 20% П -(4-Н-пентилциклогексил}-ll -этилбифенила имеет нематическую фа» зу в температурной области от 0 до

10 +71 С и вязкость 49 ctl при 20 С.

Для сравнения диэлектрик из 80% упомянутой двухкомпонентной смеси и 20% 4-циано-41-(транс -4-Н-пентилциклогексил )-бифенила имеет немати.ческую фазу в температурной области от 20 до 82 С.è вязкость 56 сП при

20О С.

Пример 5. Согласно изобретению диэлектрик из 77% двухкомпо.нентной смеси согласно примеру 3 и 23% Р -(4-Н-пентилциклогексил)-П вЂ”

-этилбифенила имеет нематическую ,фазу от -15 до +95ОС и вязкость

30 сП при 20ОС.

Для сравнения диэлектрик из 77% двухкомпонентной смеси согласно примеру 3 и 23% 4-циано-4 -(транс—

-4-Н-пентилциклогексил)-бифенила имеет нематическую фазу в температурной области от 22 до 104.С и вязкость 35 сП при 20ОС.

Пример 6. Согласно изобретению.диэлектрик из 80% двухкомпонентной смеси согласно примеру 4 и 20% tl -(4-Н-гексилциклогексил)-П -этилбифенила имеет нематическую фазу от 6 до 68 С,вязкость 52 сП при 20îC.

Для сравнения диэлектрик из 80% двухкомпонентной смеси согласно при40 меру 4 и 20Ъ 4-циано-4 †(транс -4-g

i-гептилциклогексил)-бифенила имеет нематическую фазу в температурной области от 24 до 78ОС и вязкость

59 сП при 20 С.

45 Пример 7. Диэлектрик из 29%

4-(4-Н-пропилциклогексил)-бензонитрила, 41Ъ 4-(4-H-пентилциклогексил)-бензонитрила и 30% 4-(4-Н-гептилциклогексил)-бензонитрила имеет нематическую фазу в температурном .интервале от -3 до +52ОС и вязкость

24 сП при 20 С.

Согласно изобретению диэлектрик из 74% этой трехкомпонентной смеси и 26% II †(4-Н-пентилциклогексил)-бифенила имеет нематическую фазу в температурном интервале от -10 до !

+74аС и вязкость 23 сП при 20 С.

Для сравнения диэлектрик из 74%

Оо упомянутой трехкомпонентной смеси и 26% 4-циано-4 †(транс — 4-и-гептилциклогексил}-бифенила имеет немати-. ческую фазу в температурном интервале от 24 до 90 С и вязкость 33 сП

65 при 200С.

1056907

Составитель М.Гребенкин

Редактор Н. джуган Техред Л.Микеш Корректор A. 3имокосов

Заказ 9367/59 Тираж 639 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Пример 8. Жидкокристаллическое соединение rl -Н-пентил- 1 -цианоl 1 бифенил имеет нематическую фазу в температурном интервале от 22,5 до 35ОС и вязкость 29,5 сП при 20 С (переохлажденное состояние).

Согласно изобретению смесь из

90% rl - Н-пентил- П -цианобифенила и

10% п — (4-q-пентилциклогексил)-п -й-бутилбифенила имеет нематическую фазу в температурном интерваЛе от

18,5 до 49,2 С и вязкость 29 ctI при 20сС.

Для сравнения диэлектрик из 90% упомянутого 0 -Н-пентил-tl -цианобифенила и 10% 4-циано-4 -(транс -4-Н- 15

-гептилциклогексил)-.бифенила имеет нематическую фазу от 20 до 50 С и вязкость 29 сП при 20 С.

Пример 9. Жидкокристаллический диэлектрик из 20% 4-(транс -4-0-пентил-циклогексил)-бензонитрила, 22% 4-(транс -4-Н-пропилциклогексил)-фенетола, 14% 4-этил-4 -цианобифени ла, 13% 4-н-бутил-4 -цианобифенила, 11% 4-(транс -4-н-пентилциклогексил)-4 -(транс -4-н -пропилциклогексил)-бифенила и 15% 4-н-пропилфенилового эфира 4-(трс нс -4-H-пропилциклогек- . сил)-бензойной кислоты имеет нематическую фазу в температурном интервале от -2 до +75 C и вязкость 23 сП при 20 С.

Согласно изобретению диэлектрик из 92% этой шестикомпонентной смеси .и 8% 4-(Tp0Hc -4-Н-пропилциклогексил)—

I»

-4 -этилбифенила имеет нематическую фазу в температурном интервале от

-5 до +85 С и вязкость 23 сП при 20сС.

Для сравнения диэлектрик из 95% упомянутой шестикомпонентной смеси 40 и 8% 4-циано-4 -(транс -4-н-пропилцик( логексил)-бифенила имеет нематическую фазу в температурном интервале от

23 до 85 С и вязкость 25 сП при 20о<

Пример 10.Жидкокристаллический - 45 диэлектрик из 28% 4- (транс -4-Н-пропилциклогексил)-этилбензола, 19%

4-(траНС-4-Н-пропилциклогексил)— фенетола, 16% 4-(транс -4-Н-пропил,циклогексил)-бензонитрила, 9% 4-(транс -4-Н-пентилциклогексил)-4"—

-.цйанобифенила и 15% 4-н-пропилфенилового эфира 4-(транс -4-Н-пропилциклогексил)-бензойной кислоты имеет нематическую фазу в температурном интервале от -1 до +68 С и вязкость 16 сП при 20 С.

Согласно изобретению диэлектрик из 78% этой пятикомпонентной смеси и 22% 4-(транс -4-этилциклогексил)-4 -Н-гексилоксибифенила имеет не( матическую фазу в температурном интервале от -8 до +101аС и вязкость

16 сП при 20 С.

Для сравнения диэлектрик из 78% упомянутой пятикомпонентной смеси и 22% 4-циано-41-(транс-4-гептилциклогексил ) -бифенила имеет нематическую фазу в температурном интервале от 23 до 90 С и вязкость 24 сП о при 20ОС.

Пример 11. Жидкокристаллический диэлектрик из 29% 4-(тронс—

-4-Н- пропилциклогексил)-фенетола, 24% 4-(tpaнс-4-Н-пропилциклогексил)—

-Н-бутилоксибензола, 18% 4-Н-бутил-2-цианфеннлового эфира 4-(транс -4-Н-пропилциклогексил)-бензойной кислоты и 29% 4-Н-пентилфенилового эфира 4-метилбензойной кислоты имеет нематическую мезофазу в температурном интервале от 0 до 42ОС и вязкость

21 сП при 20ОС

Согласно изобретению диэлектрик из 85% этой четырехкомпонентной смеси и 15% 4-(траНс -4-Н-бутилциклогексил)-4 -Н-гектилбифенила имеет нематическую фазу в температурном интервале от -5 до +62 С и вязкость

20 сП при 20аС.

Для сравнения диэлектрик из 85% упомянутой четырехкомпонентной.смеси и 15% 4-циано-4 -(транс-4-H-пентил4 циклогексил)-бифенила имеет нематическую фазу в температурном интервале от +7 до +65 C и вязкость 26 сП при 20аС.

Таким образом использование изоб т ретения позволяет получать жидкокристаллические диэлектрики для электрооптических устройств с более широким интервалом нематической мезофазы (от -15 до +95ОC), при этом вязкость диэлектрика остается неизменной или снижается (16-23 сП при 20 C).