一种低熔点、高介低耗液晶组合物及包含的高频组件制造技术

本发明专利技术一种液晶组合物及包含其的高频组件，液晶组合物包括第一组分及第二组分，第一组份包括式Ⅰ所示化合物中的一种或多种，第二组分包括式Ⅱ及式Ⅲ中的一种或多种；

A low melting point, high dielectric and low consumption liquid crystal composition and a high frequency module included therein

The invention relates to a liquid crystal composition and a high-frequency component comprising the first component and the second component. The first component includes one or more of the compounds shown in formula I, and the second component includes one or more of formula II and formula III.

【技术实现步骤摘要】
一种低熔点、高介低耗液晶组合物及包含的高频组件
本专利技术属于液晶材料
，具体涉及一种液晶组合物及包含其的高频组件。
技术介绍
微波器件使用的液晶可在高频条件下实现相位调节，其研究始于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，1993年LimK.C.等人采用商用液晶K15，根据电控双折射效应，施加16V偏电压，在10.5GHz频率上获得20°的相移，实现了微波相位可调，2002年德国报道了一种平面集成液晶可调移相器，得到18GHz频率附近53°的相移，受到世界同行普遍重视，2004年法国采用液晶BL037研制出矩形贴片天线，通过施加偏电压得到4.74～4.6GHz之间140MHz的频移，可调频量达到5.5％，2013年西班牙研制出工作频率96GHz～104GHz的53*54三个偶极子单元反射阵列式贴片天线，实现165°的相位改变，德国在2015年研制出可调二维波束偏转液晶相控阵列刷贴天线，实现17.5GHz频段300°移相量，可调偏压15V，回波损耗低于15dB。2017年9月20日《航天新闻》报道了美国Kymeta公司研制出液晶相控阵天线原型的消息，准备装载民航飞机和汽车上收发卫星通信系统路况信息和接入互联网等，可见，微波液晶移相器研究发展迅速。尽管如此，但在相关关键技术，如液晶材料、取向、封装、接线、器件设计与功能表征等多方面都存在急待解决的基本问题，尤其是在液晶材料方面的研究报道较少；最德国Merck公司产品已研制出多种光学各向异性即双折射率大于0.3的液晶材料，但迄今为止无法解决介电损耗大的问题；HermanJ.等人在2013年和2015年分别报道了异硫氰基-侧向乙基四苯二乙炔类液晶化合物(即双折射率大于≥0.6)，微波相移量明显增加，但介电损耗偏大，材料熔点高，迄今为止兼顾双折射率高、微波相移量明显但介电损耗小，熔点低的材料报道较少。此外，在现有的液晶材料中很难找到2013年ReuterM.等人报道了高频对-F、-CN、-NCS等不同端基吸波的影响；2017年DziaduszekJ等人报道了端基为NCS、CN、F、OCF3等侧向氟代联苯乙炔类系列化合物配制的△n＝0.45液晶材料，分析比较了这些端基对GHz和THz波段介电各向异性的影响作用，2018年KowerdziejR.等人报道了含氟二苯乙炔异硫氰酸酯类液晶组合物在6GHz频段的光可调谐性随温度的变化情况，发现这类液晶对微波相位可调置性(τ)和介电性能随温度变化不明显，表明异硫氰基和乙炔基等结构单元对微波比较稳定,最近LapanikV.等人在KowerdziejR.工作的基础上，采用异硫氰基-多芳环类混合液晶材料，不仅将介电损耗降低到了0.003，还增大了微波移相量，相位可调谐系数(τ)增大到0.34，揭示了分子结构中基团、桥键的稳定性对介电损耗的影响作用，但其材料熔点仍在0℃以上，亦不能满足户外极限低温情况的使用要求,且目前为止对微波用液晶的低温光电性能影响方面的研究尚未见报道。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种低熔点液晶组合物及包含其的高频组件。具体技术方案如下：一种液晶组合物，其不同之处在于，所述液晶组合物包括第一组分及第二组分，所述第一组份包括式Ⅰ所示化合物中的一种或多种，所述第二组分包括式Ⅱ及式Ⅲ中的一种或多种，所述第一组分占所述液晶组合物总质量的1％～30％；其中，R1与R2各独自表示H、含1～2个氟的2～7个碳原子的烷基、含有甲基取代基的2～7个碳原子的烷基或含烯基烷基，X1、X2、X3及X4各独自表示H、F或Cl；其中，R3与R4各独自表示含有2～7个碳原子的直链烷基，Y1表示甲基或F原子，Y2表示H或F；其中，R5与R6各独自表示含有2～7个碳原子的烷基链，Y3与Y4各独自表示H或F，Y5表示H或F。上述技术方案中，所述液晶组合物还包括第三组分，所述第三组分如式Ⅳ所示：其中，Z1代表为单键或R7代表含有2～7个碳原子的烷基链，Y6代表H或F，Y7代表F、R8代表含有2～7个碳原子的烷基链。上述技术方案中，所述式Ⅰ所示化合物由化合物Ⅰ-1～Ⅰ-11中的一种或多种组成：其中，R1与R2各独自表示H、含1～2个氟的2～7个碳原子的烷基、含有甲基取代基的2～7个碳原子的烷基或含烯基烷基。上述技术方案中，所述式Ⅱ所示化合物由化合物Ⅱ-1～Ⅱ-3中的一种或多种组成：其中，R3与R4各独自表示含有2～7个碳原子的直链烷基。上述技术方案中，所述式Ⅲ所示化合物由化合物Ⅲ-1～Ⅲ-4中的一种或多种组成：其中，R5与R6各独自表示含有2～7个碳原子的烷基链。上述技术方案中，所述式Ⅳ所示化合物由化合物Ⅳ-1～Ⅳ-4中的一种或多种组成：其中，R7代表含有2～7个碳原子的烷基链，R8代表含有2～7个碳原子的烷基链。上述技术方案中，所述第二组分由式Ⅱ所示化合物或式Ⅲ所示化合物4种～14种组成，每一种化合物在组合物中的含量占3％～24％。上述技术方案中，选择式Ⅱ所示化合物中的4～8种，每一种化合物在组合物中的含量3％～16％，得到组合物M1；然后选择式Ⅲ所示化合物中化合物4～6种，混合配制成组合物M2，每一种化合物在组合物中的含量占3％～16％；最后将组合物M1及组合物M2按比例配置成第二组分，将第二组分与第一组份中的2～5种进行混合配制，得到液晶组合物，所述组合物M1与所述组合物M2在第二组分中含量不同时为零。上述技术方案中，所述液晶组合物由以下组合方式：式Ⅰ所示化合物、式Ⅱ所示化合物及式Ⅲ所示化合物；或式Ⅰ所示化合物及式Ⅲ所示化合物；或式Ⅰ所示化合物、式Ⅱ所示化合物、式Ⅲ所示化合物及式Ⅳ所示化合物；或式Ⅰ所示化合物、式Ⅱ所示化合物及式Ⅳ所示化合物。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。含上述液晶组合物的高频组件。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于(1)混合配制成各向异性即双折射率值在0.35～0.40范围内液晶组合物材料，提高了微波相位调制量，降低了微波器件的介电损耗；(2)采用低熔点液晶组分，满足微波器件室外极限低温的工作要求，使其共凝固点最低可达到-40℃，对解决微波器件户外低温工作有利。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术技术方案作出详细说明。实施例中各项检测参数的如下所示：Δε表示介电各向异性；△n为光学各向异性即双折射率(589nm,25℃)；Iso.为液晶组合物的相态的清亮点温度(℃)；在微波范围内的介电各向异性定义为：Δεr＝(εr,||-εr,⊥)；平行液晶长轴的分量“εr∥”，垂直液晶长轴分量“εr⊥”可调谐性(τ)定义为：τ＝(Δεr/εr,||)。材料品质(η)定义为：η≡(τ/tanδεr,max.),其中最大介电损耗为：tanδεr,max.≡max.{tanδεr,⊥；tanδεr,||}。术语所述“双折射率”：液晶化合物和混合液晶材料光学各向异性的表达方法，指光通过液晶材料后，经过液晶折射和散射，形成寻常光和非寻常光，寻常光折射率表示”no”，非寻常光折射率表示“ne”，双折射率用“Δn”表示，“Δn＝no-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包括第一组分及第二组分，所述第一组份包括式Ⅰ所示化合物中的一种或多种，所述第二组分包括式Ⅱ及式Ⅲ中的一种或多种，所述第一组分占所述液晶组合物总质量的1％～30％；

【技术特征摘要】
1.一种液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包括第一组分及第二组分，所述第一组份包括式Ⅰ所示化合物中的一种或多种，所述第二组分包括式Ⅱ及式Ⅲ中的一种或多种，所述第一组分占所述液晶组合物总质量的1％～30％；其中，R1与R2各独自表示H、含1～2个氟的2～7个碳原子的烷基、含有甲基取代基的2～7个碳原子的烷基或含烯基烷基，X1、X2、X3及X4各独自表示H、F或Cl；其中，R3与R4各独自表示含有2～7个碳原子的直链烷基，Y1表示甲基或F原子，Y2表示H或F；其中，R5与R6各独自表示含有2～7个碳原子的烷基链，Y3与Y4各独自表示H或F，Y5表示H或F。2.根据权利要求1所述一种液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物还包括第三组分，所述第三组分如式Ⅳ所示：其中，Z1代表为单键或R7代表含有2～7个碳原子的烷基链，Y6代表H或F，Y7代表F、R8代表含有2～7个碳原子的烷基链。3.根据权利要求1所述一种液晶组合物，其特征在于，所述式Ⅰ所示化合物由化合物Ⅰ-1～Ⅰ-11中的一种或多种组成：其中，R1与R2各独自表示H、含1～2个氟的2～7个碳原子的烷基、含有甲基取代基的2～7个碳原子的烷基或含烯基烷基。4.根据权利要求1所述一种液晶组合物，其特征在于，所述式Ⅱ所示化合物由化合物Ⅱ-1～Ⅱ-3中的一种或多种组成：其中，R3与R4各独自表示含有2～7个碳原子的直链烷基。5.根据权利要求1所述一种液晶组合物，其特征在于，所述式Ⅲ所示化合物由化合物Ⅲ-...

【专利技术属性】
技术研发人员：张智勇，刘豪浩，关金涛，陈婷，李诗妍，汪相如，乔俊飞，赵怿哲，张海燕，蔡雄辉，高时汉，
申请(专利权)人：武汉轻工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42