一种液晶化合物和液晶组合物及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种二氟乙烯基苯类液晶化合物和液晶组合物及其应用。该液晶化合物的结构如式I所示；其中，n为1‑8的整数，X1和X2各自独立地选自H原子、F原子或Cl原子；本发明专利技术的液晶组合物为满足微波器件要求的高介低耗、低温性能稳定的向列相液晶材料，其能降低微波器件的介电损耗，能够作为微波移相器组件用液晶材料，适用于微波移相器元件。

A liquid crystal compound and liquid crystal composition and their application

The invention discloses a liquid crystal compound of difluorovinyl benzene and liquid crystal composition and its application. The structure of the liquid crystal compound is shown in formula I; where n is an integer of 1 8, X1 and X2 are separately selected from H, F or Cl atoms; the liquid crystal composition of the present invention is a nematic liquid crystal material with high dielectric, low loss and stable low temperature performance to meet the requirements of microwave devices, which can reduce dielectric loss of microwave devices, and can be used as liquid crystal material for microwave phase shifter components. In microwave phase shifter components.

【技术实现步骤摘要】
一种液晶化合物和液晶组合物及其应用
本专利技术属于微波器件液晶材料
，更具体地，涉及一种液晶化合物和液晶组合物及其应用。
技术介绍
液晶用于微波器件研究始于20世纪末，高速发展于本世纪初；尤其是近几年得到了全世界的广泛关注。德国Darmstadt大学在这一领域的研究处于世界领先，其研究工作涵盖可调滤波器、可重构天线、可调频率选择器及可调移相器等重要领域。目前显示用液晶材料因Δn值不到0.22左右，无法满足于微波器件要求。关于微波液晶器件的研究，国内才刚刚开始。目前微波器件用液晶材料存在的主要问题为：(1)因高频K波段下Δn值不够大、介电常数(Δεr)低导致微波移相量不充分；(2)因液晶分子结构的稳定性、基团的吸波作用以及其可极化作用，导致微波介电损耗增大；(3)因缺少高Δn值低熔点液晶溶剂和向列相液晶组分而影响其低温性能和室外低温工作。同时，目前国外研究报道的微波器件用液晶材料数据主要集中在≤19GHz范围内，而对频率≥20GHz研究报道很少；对于微波k波段，尤其是25GHz以上的微波频段介电性能研究更具有意义。因此，有必要开发能够克服上述缺陷的微波器件用液晶材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种液晶化合物和液晶组合物，使得制备的液晶组合物能够作为满足微波器件要求的高介低耗、低温性能稳定的向列相液晶材料。为了实现上述目的，本专利技术的第一方面提供一种液晶化合物，该液晶化合物的结构如式I所示；其中，n为1-8的整数，X1和X2各自独立地选自H原子、F原子或Cl原子。本专利技术的第二方面提供一种液晶组合物，该液晶组合物包括：第一组分化合物，第二组分化合物，第三组分化合物，第四组分化合物和第五组分化合物；其中，所述第一组分化合物为权利要求1或2所述的液晶化合物中的至少一种，所述第二组分化合物为式IIa至式IIc所示的液晶化合物中的至少一种，所述第三组分化合物为式IIIa至式IIIc所示的液晶化合物中的至少一种，所述第四组分化合物为式IVa和式IVb所示的液晶化合物中的至少一种，所述第五组分化合物为式V所示的液晶化合物中的至少一种；其中，以上各式中，n为1-8的整数，m为1-8的整数，q为0或1。本专利技术的第三方面提供上述液晶组合物作为微波移相器组件用液晶材料的应用。本专利技术的技术方案具有如下有益效果：(1)本专利技术的式I所示化合物，通过结构设计、合成与提纯精制，使得制备的式I所示化合物为具有高稳定性、大Δn值(≥0.58)、宽温向列相液晶化合物。(2)本专利技术的液晶组合物，通过五类液晶化合物的混合配制，最终使得制备的液晶组合物的双折射率值为0.38-0.45，微波相位调制量为0.20-0.40，最大微波插损≤0.015；即制备的液晶组合物具有“高介低耗”特性，对微波K频段的介电损耗小，可作为微波器件用液晶材料。(3)本专利技术中，所述液晶组合物中的各组分化合物均为经过电场吸附法提纯后的化合物，具有高的电阻率。(4)本专利技术的液晶组合物为满足微波器件要求的高介低耗、低温性能稳定的向列相液晶材料，其能降低微波器件的介电损耗，能够作为微波移相器组件用液晶材料，适用于微波移相器元件。本专利技术的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式下面将更详细地描述本专利技术的优选实施方式。虽然以下描述了本专利技术的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本专利技术更加透彻和完整，并且能够将本专利技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。本专利技术的第一方面提供一种液晶化合物，该液晶化合物的结构如式I所示；其中，n为1-8的整数，X1和X2各自独立地选自H原子、F原子或Cl原子。本专利技术中，为延长液晶分子中π-π电子共轭的长度，提高液晶的双折射率，获得超高Δn值液晶化合物，本专利技术通过在分子中增加双键、三键、不饱和六元环，在末端引入异硫氰基(NCS)作为液晶分子的极性端基以增大分子极性和π电子共轭程度；将1,2-二氟乙烯基作为桥键引入分子结构中，不仅可增加共轭程度，提高液晶化合物的双折射率，而且可降低分子的粘度，提高液晶的响应速度，以期得到高双折射(Δn≥0.45)、低粘度的快速响应液晶化合物。综上，本专利技术通过过以下几种途径来提高式I所示液晶化合物的双折射率(Δn)：(1)增加苯环的个数，以三个苯环的结构为基础；(2)增加不饱和键作为桥键，如1,2-二氟乙烯基和炔键；(3)在分子中的末端基团位置上，引入具有不饱和特性的基团异硫氰基；(4)分子侧位引入氟取代基来减小液晶分子间作用力等方式来降低液晶旋转粘度，提高响应速度。本专利技术的式I所示化合物可以按照任何能够制得本专利技术的式I所示化合物的合成方法获得，优选地，可以按照如下式(1)所示的合成路线获得；根据本专利技术，优选地，所述式I所示化合物选自式Ia、式Ib和式Ic中的至少一种；其中，n为1-8的整数。本专利技术第二方面提供一种液晶组合物，该液晶组合物包括：第一组分化合物，第二组分化合物，第三组分化合物，第四组分化合物和第五组分化合物；其中，所述第一组分化合物为权利要求1或2所述的液晶化合物中的至少一种，所述第二组分化合物为式IIa至式IIc所示的液晶化合物中的至少一种，所述第三组分化合物为式IIIa至式IIIc所示的液晶化合物中的至少一种，所述第四组分化合物为式IVa和式IVb所示的液晶化合物中的至少一种，所述第五组分化合物为式V所示的液晶化合物中的至少一种；其中，以上各式中，n为1-8的整数，m为1-8的整数，q为0或1。本专利技术的液晶组合物中，利用多组分低熔点液晶化合物来降低液晶组合物的的低共熔点，利用炔键和二氟乙烯键增加分子共轭性和刚性以及降低液晶化合物粘度，以这些化合物为主要组分配制液晶组合物，得到高Δn值向列相液晶材料的凝固点达到-30℃左右，清亮点达到125℃以上；光学各向异性(双折射率)Δn≥0.380以上，应用本专利技术的液晶组合物在微波移相器相位调制量(τ)达到0.25-0.40。根据本专利技术，优选地，以所述液晶组合物的总重量计，所述液晶组合物包括：第一组分化合物5-15wt％，第二组分化合物25-55wt％，第三组分化合物5-15wt％，第四组分化合物5-30wt％和第五组分化合物5-25wt％；其中，所述第二组分化合物的含量优选为30-55wt％，第五组分化合物的含量优选为5-15wt％。作为优选方案，所述液晶组合物中：每种第三组分化合物的含量为1-20wt％，优选为3-10wt％；每种第四组分化合物的含量为1-20wt％，优选为5-10wt％；每种第五组分化合物的含量为1-20wt％，优选为3-15wt％。作为优选方案，当第五组分化合物为式Va时，每种式Va所示化合物的含量为1-20wt％，优选为5-15wt％；当第五组分化合物为式Vb时，每种式Vb所示化合物的含量为1-10wt％，优选为3-5wt％；其中，式Va化合物为nPTGS、式Vb化合物为nPPTUS；(表示式Va和式Vb的代码解释见下表1)。根据本专利技术，优选地，所述液晶组合物中的各组分化合物均为经过电场吸附法提纯后的化合物。本专利技术通过对液晶组合物中的各组分化合物利用电场吸附法进行提纯精制除离子，以提高液晶化合物的电阻率和电荷保持本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液晶化合物，其特征在于，该液晶化合物的结构如式I所示；

【技术特征摘要】
1.一种液晶化合物，其特征在于，该液晶化合物的结构如式I所示；其中，n为1-8的整数，X1和X2各自独立地选自H原子、F原子或Cl原子。2.根据权利要求1所述的液晶化合物，其中，所述式I所示化合物选自式Ia、式Ib和式Ic中的至少一种；其中，n为1-8的整数。3.一种液晶组合物，其特征在于，该液晶组合物包括：第一组分化合物，第二组分化合物，第三组分化合物，第四组分化合物和第五组分化合物；其中，所述第一组分化合物为权利要求1或2所述的液晶化合物中的至少一种，所述第二组分化合物为式IIa至式IIc所示的液晶化合物中的至少一种，所述第三组分化合物为式IIIa至式IIIc所示的液晶化合物中的至少一种，所述第四组分化合物为式IVa和式IVb所示的液晶化合物中的至少一种，所述第五组分化合物为式V所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张智勇，关金涛，李诗妍，洪磊，刘胜，张海燕，陈红梅，汪相如，赵怿哲，高时汉，扈映茹，
申请(专利权)人：武汉轻工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42