一种二胺、液晶取向剂及其制备方法和应用技术

本申请公开了一种二胺、液晶取向剂及其制备方法和应用，属于液晶取向剂领域。一种二胺化合物，具有通式(1)所示结构：其中，Ar选自苯基、萘基、联苯基、二苯醚基中的一种；R1选自氢原子、甲基、乙基、叔丁基、叔戊基中的一种；R2具有式(2)所示结构n为1或2。含有该二胺单体的聚酰亚胺电阻率高，介电常数低，从而使聚酰亚胺取向膜所制液晶显示器具有较高的VHR、较低的RDC，有效改善封口污染。同时，聚酰亚胺薄膜的力学性能，耐摩擦性能明显提高。耐摩擦性能明显提高。

【技术实现步骤摘要】
一种二胺、液晶取向剂及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及一种二胺、液晶取向剂及其制备方法和应用，属于液晶取向剂领域。

技术介绍

[0002]液晶显示器(LCD)在笔记本电脑、监视器、液晶电视等领域有着广泛的应用。在LCD产品制造中，提高良品率，增加产品竞争力是LCD厂家一直追求的目标。然而在LCD制造中，经常会出现都画面闪烁、封口污染、液晶冲刷纹、显示不匀、摩擦痕迹等不良问题。
[0003]为了解决上述问题，需要从LCD制造工艺和原材料两方面改善。在液晶显示器中，液晶取向膜对液晶分子的取向取向控制十分重要，其优劣直接影响液晶显示器件的品质。通常液晶显示器电压保持率低(VHR)、蓄积电荷(RDC)高的情况下，驱动后无法正常控制液晶分子取向，导致显示对比度降低，画面闪烁、封口污染等问题，显著降低液晶显示器件的显示品质。若预倾角稳定性差，则显示器易出现灌注液晶过程中产生的液晶冲刷纹，同时可能出现显示不匀等问题。
[0004]对于聚酰亚胺的液晶取向膜，为了获得电学性能优良的液晶取向剂，专利JP2013152421A和专利JPWO20151224中分别公开了一种含氮六元环的二胺结构，用于制备可溶性聚酰亚胺的液晶取向剂；专利 JPH09316200A中公开了一种含有特定结构的叔胺的液晶取向剂。
[0005]另外，为了提高液晶取向膜对液晶的较低预倾角及预倾角稳定性，专利JPH10123532A中公开了含有特定二胺的聚酰胺酸液晶取向剂。专利 WO2015156335中通过具有烷氧烷及脲基的化合物获得了电压保持率高、液晶取向性优异且蓄积电荷少的液晶取向剂。
[0006]苯并环丁烯是一种活性化合物，在200以上环丁烯环可进行开环聚合反应，具有优异的绝缘性。专利CN111764002A通过酰胺键连接苯并环丁烯，制备了一种侧链为苯并环丁烯的二胺，公开了一种低介电常数的聚酰亚胺纤维的制备方法；专利CN113336998A中制备了一种苯并环丁烯交联型的具有微孔的聚酰亚胺薄膜，该膜具有较低的介电常数和导热系数；专利CN113773432A中公开了一种侧基为苯并环丁烯的低介电常数聚苯乙烯材料。

技术实现思路

[0007]根据本申请的第一个方面，提供了一种二胺化合物。该二胺化合物为一种新型的含苯并环丁烯的二胺，该二胺化合物结构中通过醚键与苯并环丁烯连接，相对于现有技术中的采用酰胺键将苯并环丁烯连接到二胺上，醚键不易水解，储存稳定性更好。由于苯并环丁烯在200以上加热，环丁烯结构发生开环反应，形成八元环结构，阻断苯环间电荷传输，提高电绝缘性。通过醚键连接的苯并环丁烯侧基具有更好的柔性，可降低苯并环丁烯交联时的空间阻力，保证了聚合物的交联程度，从而使聚酰亚胺取向膜具有较低的介电常数。同时苯并环丁烯间的交联作用，进一步使聚酰亚胺薄膜的力学性能，耐摩擦性能明显提高。
[0008]本申请通过深入的研究，通过液晶取向剂中关键成分的选择，解决了
技术介绍
中
提到的难题，即通过本专利技术的液晶取向剂，形成液晶取向膜，机械性能优异，电绝缘性佳，在实施摩擦处理时不易因摩擦处理而产生摩擦斜纹，耐摩擦性好、通过本专利技术液晶取向剂所制液晶显示器件的VHR高、RDC低、预倾角稳定性高、功耗低、可靠性高、有效提高 LCD的良品率。
[0009]一种二胺化合物，具有通式(1)所示结构：
[0010][0011]其中，Ar选自苯基、萘基、联苯基、二苯醚基中的一种；
[0012]R1选自氢原子、甲基、乙基、叔丁基、叔戊基中的一种；
[0013]R2具有式(2)所示结构
[0014][0015]n为1或2。
[0016]进一步的，从所制液晶取向膜的性能和式(1)所示结构二胺的制备难易程度的角度出发，二胺化合物优选为下述(b
‑
1)
‑
(b
‑
6)所示结构：
[0017][0018]上述二胺化合物结构中的苯并环丁烯在室温下稳定储存，在200以上加热，环丁烯结构发生开环反应，形成八元环结构，如下所示，该交联结构阻断苯环间电荷传输，降低了分子极化率，从而使聚合物的介电常数明显降低。
[0019][0020]根据本申请的第二个方面，提供了一种聚酰亚胺前体。
[0021]一种聚酰亚胺前体，具有通式(3)所示结构：
[0022][0023]其中，R3为四羧酸二酐的4价有机基团；
[0024]R4为氢原子或碳原子数1～5的烷基；
[0025]R5为上述所述的二胺化合物的2价有机基团。
[0026]可选地，所述四羧酸二酐包括脂肪族四羧酸二酐、芳香族四羧酸二酐中的至少一种。
[0027]可选地，所述脂肪族四羧酸二酐选自环丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4
‑
环戊烷四羧酸二酐、2,3,5
‑
三羧基环戊基乙酸二酐、1,2,4,5
‑
环己烷四羧酸二酐、3,4
‑
二羧基
‑
1,2,3,4
‑
四氢
‑1‑
萘琥珀酸二酐、3
‑
羧甲基
‑
1,2,4
‑
环戊烷三甲酸1,4:2,3
‑
双酐中的至少一种；
[0028]所述芳香族四羧酸二酐选自均苯四酸二酐、3,3
’
,4,4
’‑
联苯四羧酸二酐、3,3
’
,4,4
’‑
二苯酮四酸二酐、2,3,3
’
,4
’‑
二苯酮四酸二酐、双 (3,4
‑
二羧基苯基)醚二酐、双(3,4
‑
二羧基苯基)砜二酐、1,2,5,6
‑
萘四酸二酐、4,4'
‑
(4,4'
‑
异丙基二苯氧基)二酞酸酐、4,4
′‑
(六氟异丙烯)二酞酸酐、4,4'
‑
异亚丙基
‑
双(邻苯二甲酸酐)中的至少一种。
[0029]为了提高取向膜与基材的粘附性，还可以在聚酰亚胺前体或聚酰亚胺中引入1,3
‑
双(3
‑
氨基丙基)四甲基二硅氧烷、3,3'
‑
(1,4
‑
亚苯基双(二甲基硅烷二基))双(丙
‑1‑
胺)、4,4'
‑
(1,1,3,3
‑
四甲基二硅氧烷
‑
1,3
‑
二基)二苯胺中的至少一种二胺单体；优选的，上述二胺单体占二胺摩尔量的不超过5％。
[0030]衍生自脂肪族的R3占R3总量的20％～100％。更优选的，按物质的量计，所述衍生自脂肪族的R3占R3总量的50％～100％。
[0031]根据本申请的第三个方面，提供了一种二胺化合物的制备方法。该方法工艺简单，可获得的高纯度的二胺单体。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二胺化合物，其特征在于，具有通式(1)所示结构：其中，Ar选自苯基、萘基、联苯基、二苯醚基中的一种；R1选自氢原子、甲基、乙基、叔丁基、叔戊基中的一种；R2具有式(2)所示结构n为1或2。2.一种聚酰亚胺前体，其特征在于，具有通式(3)所示结构：其中，R3为四羧酸二酐的4价有机基团；R4为氢原子或碳原子数1～5的烷基；R5为权利要求1所述的二胺化合物的2价有机基团。3.根据权利要求2所述的聚酰亚胺前体，其特征在于，所述四羧酸二酐包括脂肪族四羧酸二酐、芳香族四羧酸二酐中的至少一种；优选地，所述脂肪族四羧酸二酐选自环丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4
‑
环戊烷四羧酸二酐、2,3,5
‑
三羧基环戊基乙酸二酐、1,2,4,5
‑
环己烷四羧酸二酐、3,4
‑
二羧基
‑
1,2,3,4
‑
四氢
‑1‑
萘琥珀酸二酐、3
‑
羧甲基
‑
1,2,4
‑
环戊烷三甲酸1,4:2,3
‑
双酐中的至少一种；所述芳香族四羧酸二酐选自均苯四酸二酐、3,3
’
,4,4
’‑
联苯四羧酸二酐、3,3
’
,4,4
’‑
二苯酮四酸二酐、2,3,3
’
,4
’‑
二苯酮四酸二酐、双(3,4
‑
二羧基苯基)醚二酐、双(3,4
‑
二羧基苯基)砜二酐、1,2,5,6
‑
萘四酸二酐、4,4'
‑
(4,4'
‑
异丙基二苯氧基)二酞酸酐、4,4
′‑
(六氟异丙烯)二酞酸酐、4,4'
‑
异亚丙基
‑
双(邻苯二甲酸酐)中的至少一种。4.权利要求1所述二胺化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将式(5)所示卤代化合物加入到含有式(4)所示羟基化合物、第一催化剂、第一溶剂的混合物中，反应得到二硝基化合物；S2、将含有所述二硝基化合物、第二溶剂、第二催化剂、还原剂的混合物，反应得到二胺化合物；
Ar、R1、n与权利要求1中Ar、R1、n定义一致；X为卤素原子。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述第一催化剂选自氢化钠、氢化钾、氢化钙中的至少一种；所述第一溶剂选自四氢呋喃、1,4
‑
二氧六环、N
‑
甲基吡咯烷酮、N
‑
乙基吡咯烷酮中的至少一种；优选地，步骤S1中，式(4)所示羟基化合物与式(5)所示化合物中的卤原子的摩尔比为1：0.9～1.1；第一催化剂与式(4)所示羟基化合物的摩尔比为1～1.5：1；优选地，步骤S1中，反应的条件如下：温度为时间为2h～24h；优选地，步骤S1中，反应在非活性气氛下进行；所述非活性气氛选自氮气、氩气中的至少一种；优选地，步骤S2中，所述二硝基化合物与所述第二催化剂的质量比为1：(0.01～0.5)；所述二硝基化合物与所述还原剂的摩尔比为1：1～1.5；所述二硝基化合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：张翠红，韩兵，李铭新，李思威，
申请(专利权)人：波米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：