一种液晶取向剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于液晶显示器元件技术领域。本发明专利技术提供了一种液晶取向剂，避免了一步或两步法带来的缺陷。将二胺和二酐混合后进行变温反应，通过控制初期反应温度来降低体系反应放热导致高活性单体链增长过快的现象，抑制重均分子量的增长速率；然后通过萃取的方式将溶液中分子量较低的组分分离，并析出至溶剂中，从而减少低分子量的组分占比；最后将获得的固体重新溶解并进行高温熟化，因为高分子链中存在活性位点，分子量高的高分子有更多的活性位点，在熟化过程中发生副反应而断链，从而使重均分子量下降。本发明专利技术通过控温、萃取和熟化的方式，明显改善取向剂的喷涂涂布均匀性，提高产品良率，在喷涂涂布工艺上面具有实用价值。在喷涂涂布工艺上面具有实用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种液晶取向剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及液晶显示器元件
，尤其涉及一种液晶取向剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚酰亚胺(PI)拥有极高的热稳定性、良好的介电性、耐腐蚀、取向稳定等优良性能，因此，广泛应用于液晶取向剂中。
[0003]随着液晶面板厂的生产线更新换代，喷涂方式已成为主流的PI涂布方式之一。在喷涂的过程中，若PI的性能达不到喷涂要求，易引发多种风险，轻则导致返工影响产能，严重时甚至可能降低设备使用寿命。PI材料面影响喷涂作业主要有以下几点：
[0004]1、当PI的粘度较高时，喷涂机吐出过程中的驱动力有限，无法使用粘度过高的溶液进行喷涂作业。喷涂机常用的PI溶液粘度规格为7
‑
12cps，使用粘度在接近12cps的PI溶液进行作业时，若PI的分子量分布较宽，高分子的部分局部粘度会超过12cps的界限，导致堵塞喷口。
[0005]2、当PI的溶解性不佳，分子量较高的大分子在储存过程中容易发生析出，在溶液中产生肉眼难以观测的微小聚合物凝胶颗粒，这些颗粒在通过喷涂机的喷口时若发生团聚，则会堵塞喷口，使得喷涂机无法正常运行。
[0006]3、当PI的分子量分布较宽时，分子量高的部分流动性不佳，在喷涂后形成的膜较厚，分子量低的部分则膜厚较薄，严重影响膜厚均匀性，严重时膜面甚至出现颗粒、气泡等问题。
[0007]4、当PI溶液中混有气泡时，在喷涂的过程中会堵塞喷口。一般情况下通过在PI体系中加入流平剂来降低溶液的表面张力来减少气泡的产生，但常用的流平剂(如二乙二醇单丁醚等醚醇类溶剂)均为PI的不良溶剂，若PI分子量分布较宽，则大分子部分溶解性较差容易发生析出。
[0008]由此可见，喷涂工艺除了对PI溶液的粘度、溶解性、溶剂系统等基本物性有较高的要求外，对分子量分布这一性质也有隐形的要求，分子量分布窄的样品更有利于喷涂机实际生产作业需要，为此便需要对PI的分子量分布进行控制。
[0009]聚酰亚胺的制备需要通过缩聚反应进行，缩合聚合反应是缩聚反应的全称，是指由一种或多种单体进行取代反应生成高分子的反应，其主产物称为缩聚物。缩聚反应往往是官能团的反应，除形成缩聚物外，还有水、醇、氨或氯化氢等低分子副产物产生。目前聚酰亚胺的制备方法分为一步法和两步法：一步法是指二酐与二胺在高沸点溶剂(酚类和多卤代苯溶剂)中加热至150
‑
220℃，分子链的增长和酰亚胺化同时进行，而获得聚酰亚胺的方法；两步法通常包括二酐与二胺在极性非质子溶剂中生成高分子量的聚酰亚胺前驱体
‑
聚酰胺酸和聚酰胺酸在高温或者催化剂的作用下环化形成聚酰亚胺两步。目前工业上生产聚酰亚胺普遍采用两步法。
[0010]关于聚酰胺酸的合成方法，向二胺溶液中直接加入四酸二酐固体(粉末)进行开环
加成反应的做法，不仅实验采用，生产现场也广泛采用。由于该反应的反应速率常数通常很高，因此反应速度受限于固体四酸二酐的溶解速度，在固体酸酐表面溶解的同时就与接触它的二胺之间进行反应，因此可以观察到在固体四酸二酐的附近，溶解下来的四酸二酐与二胺呈当场浓缩状态，呈现红黄色(形成电荷转移络合物)并随反应的进行颜色变淡，同时反应体系溶液粘度增大。这时所有四酸二酐均溶解消耗，从反应体系整体看两反应成份在化学当量上达到均衡反应已经完成以前的情况，也就是两种反应物当场立即反应生成部分高分子量的聚酰胺酸。不过严格来讲溶液粘度与重均分子量Mw相对应，而对数均分子量Mn并不敏感。因此，界面处存在聚酰胺酸的重均分子量急剧增大；局部而论，粘度较高的反应体系会影响单体的扩散，产生两种反应物的化学当量失调，这时就会生成低分子量(重均分子量小)的聚酰胺酸，这样一来生成了分子量分布比较宽的聚酰胺酸(Mw/Mn＞2)，这个反应体系不是均一的溶液反应，它具有固体溶解扩散速度起决定作用的固
‑
液界面非均一反应的特征。
[0011]除了反应机理以及扩散的原因引起的分子量分布扩大以外，不同结构的原料反应活性有所不同，反应放热系数亦有差异，因此，当我们使用传统的一步法投料制备聚酰亚胺的时候，相同反应条件下，反应器内部初期的反应温度可能产生30℃以上的区别，明显地，这种温度的区别会体现在反应速度上，进而产生分子量过高的大分子链，进一步扩大分子量的分布。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种液晶取向剂及其制备方法和应用。
[0013]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0014]本专利技术提供了一种液晶取向剂的制备方法，包含下列步骤：
[0015](1)在保护气氛中，将二胺单体、酸酐和溶剂混合进行变温反应，得到聚酰胺酸溶液；
[0016](2)将聚酰胺酸溶液顺次进行萃取、除杂和干燥，得到聚酰亚胺固体；
[0017](3)在保护气氛中，将聚酰亚胺固体顺次进行溶解和高温熟化，即得所述液晶取向剂。
[0018]作为优选，所述步骤(1)中二胺单体包含对苯二胺、2,2
‑
双(三氟甲基)
‑
4,4
‑
二氨基联苯、1,5
‑
二
‑
(3
‑
氨基苯基)
‑
1,5
‑
二戊酮、5
‑
(3
‑
辛基
‑
环己基氧基)
‑
1,3
‑
苯二胺和4
‑
(6
‑
癸基
‑
十氢萘
‑2‑
氧基)
‑
1,3
‑
苯二胺中的一种或几种；所述酸酐包含环丁烷四甲酸二酐和/或3,3
’
,4,4
’‑
联苯四甲酸二酐；
[0019]所述溶剂为γ
‑
丁内酯、N
‑
甲基吡咯烷酮或N
‑
乙基吡咯烷酮；
[0020]所述二胺单体和溶剂的摩尔质量比为1mol：1000～1050g；
[0021]所述二胺单体和酸酐的摩尔比为0.5～1.5：0.5～1.5。
[0022]作为优选，所述步骤(1)中变温反应为顺次进行的低温反应和高温反应；
[0023]所述低温反应的温度为0～50℃，时间为0.1～2h，搅拌速率为50～600rpm；
[0024]所述高温反应的温度为40～100℃，时间为0.5～24h，搅拌速率为50～600rpm。
[0025]作为优选，所述步骤(2)中萃取的溶剂为甲醇、乙醇、丙酮或丁酮；所述萃取的搅拌
速度为200～1000rpm。
[0026]作为优选，步骤(2)中除杂为顺次进行的搅拌和过滤；
[0027]步骤(2)中萃取结束后得到固体颗粒，将固体颗粒和溶剂混合后进行搅拌；
[0028]所述溶剂为甲醇、乙醇、丙酮或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液晶取向剂的制备方法，其特征在于，包含下列步骤：(1)在保护气氛中，将二胺单体、酸酐和溶剂混合进行变温反应，得到聚酰胺酸溶液；(2)将聚酰胺酸溶液顺次进行萃取、除杂和干燥，得到聚酰亚胺固体；(3)在保护气氛中，将聚酰亚胺固体顺次进行溶解和高温熟化，即得所述液晶取向剂。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中二胺单体包含对苯二胺、2,2
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双(三氟甲基)
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二氨基联苯、1,5
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二
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氨基苯基)
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二戊酮、5
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(3
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辛基
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环己基氧基)
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苯二胺和4
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癸基
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十氢萘
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氧基)
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1,3
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苯二胺中的一种或几种；所述酸酐包含环丁烷四甲酸二酐和/或3,3
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,4,4
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联苯四甲酸二酐；所述溶剂为γ
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丁内酯、N
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甲基吡咯烷酮或N
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乙基吡咯烷酮；所述二胺单体和溶剂的摩尔质量比为...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏江华，王胜林，黎厚明，
申请(专利权)人：长沙道尔顿电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：