本发明专利技术提供了基于苝四羧酸二苯并咪唑（ＰＴＣＡ ＤＢＩ）磺基衍生物的各向异性薄膜，该苝四羧酸二苯并咪唑磺基衍生物包括侧向连接到苝核的氧基。该氧基与苝核部分结合形成键合的醌型体系。该氧基取代的ＰＴＣＡ ＤＢＩ磺基衍生物形成具有高度光学性能的液晶系统。所述的液晶系统可以用在不同的基片上以获得可应用于不同领域的光学各向同性或各向异性的至少部分结晶的薄膜。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及有机化学和光学各向异性涂料领域。更具体而言，本专利技术涉及杂环磺基衍生化合物的合成以及基于该化合物的光学各向异性涂料的制造。
技术介绍
现代技术进步需要基于具有特殊、可控制性能的新材料的光学元件的发展。特别地，在现代光学显示系统中的必要元件是具有用于特定装置的光学特性和其他特性的最佳结合的光学各向异性薄膜。在现有技术中已知有不同的聚合物材料用于制造光学各向异性薄膜。通过单轴延伸和用有机染料或碘进行改性，使基于这些聚合物材料的膜获得了各向异性光学性能。在大多数应用中，基体聚合物是聚乙烯醇(PVA)。在专著“Liquid CrystalsApplications andUses，B.Bahadur(ed.)，World Scientific，Singapore-New York(1990)，Vol.1，p.101中更详细地描述了这样的膜。然而，基于PVA的膜的低热稳定性限制了它们的应用。希望找到新材料并开发用于合成具有改善的特性、尤其是具有更高的抗热性、更便于合成、具有更好的成膜性能的光学各向异性薄膜的方法。有机二向色染料是一类新材料，它在具有高度光学特性和工作特性的光学各向异性膜的制造中处于主导地位。基于这些化合物的膜是通过在基片表面上涂敷一层含有由染料分子组成的超分子的液晶(LC)水性染料溶液，随后蒸发掉水分而获得的。所得到的液晶膜或是通过如在美国专利第US 2,553,961号中所描述的对在下面的基片表面进行初步机械取向，或是通过如在美国专利第5,739,296号和第6,174,394号中所描述的随后对基片上的液晶涂料施加外部的机械力、电力、磁力或其它取向力来获得各向异性性能。液晶染料溶液的基本性能在现有技术中是已知的。然而，对于它们的应用以及相关系统性能的广泛研究在过去十年有了更新的发展。最近的研究很大程度上受到液晶显示器(LCD)和玻璃(glazing)工业应用的推动。染料超分子形成溶致液晶(LLC)相。在该相中，染料分子产生柱状形式的超分子复合物，即中间相的结构单元。在柱中染料分子的高度有序化使得这种中间相可用于获得以强二向色为特性的取向膜。形成超分子液晶中间相的染料分子的另一特殊性质是周围基团的存在使得这些染料可溶于水。有机染料中间相的特征在于特定的结构、相图、光学性能和溶解能力。参见J.Lydon，Chromonics，Handbook of Liquid Crystals(Wiley-VCH，Weinheim，1998)，Vol.2B，pp.981-1007。通过使用能形成LLC系统的二向色染料，有可能获得具有高度光学各向异性的膜。该膜显示出E-型偏振片的性能，其与超分子复合物的光学吸收的特性相关，并在吸收不显著的光谱区中起相位差片(相移装置)作用。这些各向异性薄膜的相延迟性能(相位差性能)与其双折射有关，双折射也就是在将LLC溶液施加到基片的方向上和在垂直方向上测得的折射率不同。由基于强(耐光)染料分子的LLC系统形成的薄膜的特征在于高度热稳定性和耐光性。LLC系统的以上性能解释了对这些材料的关注度增加的原因。开发了大量的用于获得基于有机染料膜的新方法，其发展既包括膜施加条件的最优化，也有对新LLC系统的探寻。尤其是，通过将改性剂、稳定剂、表面活性剂和其它添加剂引入到已知的染料中以提高膜的特性，可以得到用于合成光学各向异性薄膜的新的LLC组合物。参见例如美国专利第5 739 296号和第6 174 394号。近年来，对在不同波长范围内的选择性得到提高为特征的、具有高度光学各向异性的膜的需求不断增加。人们需要从红外(IR)区到紫外(UV)区的宽光谱范围内可变的、具有不同最大吸收位置的膜。这使得能够形成LLC相和具有所需性能的膜的化合物的种类有所扩大。然而，可形成稳定的亲液中间相的已知染料的数量仍然较少。很自然地，每种新的液晶染料都成为彻底研究的对象。在能形成稳定LLC相的可应用于制造光学各向异性膜的水溶性二向色染料之中，不同有机染料的二磺基衍生物占据了重要的位置，包括在美国专利第5,739,296号和第6,174,394号中描述的苝四羧酸(PTCA)二苯并咪唑(DBI)。由于PTCA二苯并咪唑和二酰亚胺的高度化学稳定性、热稳定性和光化学稳定性，这些物质被广泛用作不同工业上的染料和颜料。这些性能也可以解释这些物质作为获得用于LCD和其它光学装置的光学各向异性膜的潜在材料的提高的重要性。妨碍以上染料使用的主要困难在于其在水和一些有机溶剂中的溶解性差。为了使染料在有机溶剂中具有足够的溶解度，将不同的取代基引入分子。该取代基的实例有氧乙基(参见R.A.Cormierand B.A.Gregg，Phys.Chem.101(51)，11004-11006(1997))和苯氧基(参见H.Quante H.Y.Geerts，and K.Mullen，Chem.Mater.6(2)，495-500(1997))。苝染料的溶解度也已经通过氨基(参见I.K.Iverson，S.M.Casey，W.Seo，and S.-W.Tam-Chang，Langmuir 18(9)，3510-5316(2002))和磺基(参见美国专利第5,739,296号和第6,174,394号)而得以提高。用磺基得到了最好的结果，其提供了足够的溶解度以及苝染料的稳定LLC相的形成。获得二磺基衍生物的标准步骤如下。向一定体积的氯磺酸中加入计算量的PTCA DBI和发烟硫酸。一旦反应终止，混合物被着色并用水稀释。将沉淀物过滤，用盐酸清洗，然后干燥，得到水溶性的二苯并咪唑苝四羧二磺酸，将其溶解在水中并提纯。对系统结构的分析已显示出自一定染料浓度开始，在给定的温度区间内形成六方亲液中间相。从而，在相当窄的染料浓度和温度范围内观察到向列相。在该系统中已经确定了各向同性相存在的边界以及两相过渡区。已经有专利描述了用于获得基于PTCA DBI磺基衍生物的偏振膜的不同染料组合物(油墨)。尤其是，已知具有以下结构式的染料 其中A＝ 或者 ；R＝H、烷基、卤素或烷氧基；以及Ar是取代的或未取代的芳基。在美国专利第5,739,296号中描述了这种染料，其在550-600nm区域是选择性的。其它的基于PTCA DBI的染料具有下式 其中R1＝H、3(4)-CH3、3(4)-C2H5、3(4)-Cl、3(4)-Br；以及R2＝4(5)-SO3H。在美国专利第1,598,430号中描述了这种染料，其在550-600nm区域也是选择性的。在美国专利第5,739,296号和第6,174,394号中描述了PTCADBI磺基衍生物的LC混合物，其中引入了不同的改性添加剂以改善各向异性膜的特性。在美国专利第5,739,296号和第6,174,394号中描述了具有不同取代基的阴丹酮二磺基衍生物。在公开的专利申请EP 961138中描述了具有不同有机阳离子的组合物。使用基于不同有机染料(包括苝染料)的磺基衍生物的LLC系统来获得的各向异性薄膜已经在其性能和结构方面被表征。尤其是，已经研究了使用基于苝染料的LLC系统而获得的膜的性能。参见I.K.Iverson，S.M.Casey，W.Seo，and S.-W.Tam-Chang，Contr本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种磺化苝四羧酸二苯并咪唑（ＰＴＣＡＤＢＩ）化合物，其含有侧向连接到苝核的氧基，其中该氧基与该苝核片断一起形成对醌型体系的结合。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶连娜N西多连科，维克托V纳扎罗夫，
申请(专利权)人：日东电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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