一种热致变色胆甾相液晶材料及其制备方法技术

一种热致变色胆甾相液晶材料，由母体液晶和手性剂混合组成，所述母体液晶包括均为氢键液晶的混合物A和混合物B，其中：混合物A的清亮点为120℃~180℃，且为至少两种苯甲酸衍生物的混合；混合物B的结晶点为

【技术实现步骤摘要】
一种热致变色胆甾相液晶材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及热致变色材料
，具体涉及一种热致变色胆甾相液晶材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]自然界中绝大多数动植物都有着丰富的色彩，动植物能通过色彩来传递信息与适应环境。许多色彩是由于动植物中某些化合物本身吸收或反射特定波长的光而显现出来的，这种颜色被称为染料色（或化学色），如大多数花朵的颜色。除了染料色外，自然界中还广泛存在着一种由于动植物表面的微结构使得光发生干涉、衍射等物理过程而产生的颜色，这种颜色被称为结构色（或物理色），如蝴蝶翅膀、甲壳虫壳的颜色。并且有些动植物的颜色还能随外界刺激而变化，或者主动改变颜色来传递信息、伪装自己，如变色龙。
[0003]胆甾相液晶由于其特殊的螺旋结构，具有强烈的旋光性能以及选择性反射性能，能显现出非常艳丽的色彩，同样的胆甾相液晶也能通过各种外界刺激实现光调控。在不同温度时胆甾相液晶选择性反射波长不同，这被称为胆甾相的热色效应。相比于其他刺激方式，热刺激广泛存在于自然界中，并且无污染易操作，因此利用胆甾相液晶的热致变色效应来调控反射颜色逐渐吸引研究人员的注意，相应的可应用的器件也被制作出，如液晶温度计、变色织物、红外探测器等。然而通常胆甾相液晶随温度的颜色变化灵敏度不高，影响了液晶温度计的灵敏度。因此，制备一个组分简单、工艺较少、能连续变色、变色范围宽、灵敏度高，并且稳定性良好的胆甾相液晶对热致变色胆甾相液晶具有重大意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在提供一种对温度高度敏感的热致变色胆甾相液晶材料及其制备方法，以解决传统胆甾相液晶所存在的，颜色随温度变化的灵敏度不高，且变色范围窄等技术问题。本专利技术的热致变色胆甾相液晶材料除了具有高灵敏度的特性外，最重要的一点是变色范围可控制在室温附近，可以用人的体温使其变色。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种热致变色胆甾相液晶材料，由母体液晶和手性剂混合组成，其通过添加手性剂来获得结构色，通过调节母体液晶中液晶单体的种类和比例来调节胆甾相液晶的温域，利用体系内分子排列方式对温度的高度敏感，温度变化使胆甾相液晶的周期性发生变化，从而改变了反射的颜色。
[0006]具体地，所述母体液晶包括均为氢键液晶的混合物A和混合物B，混合物A和B的作用是使液晶有一个比较宽的温域，两者的调配比主要是调节覆盖的变色温度范围，而根据选取手性剂的种类和含量则会对体系灵敏度具有很大影响。
[0007]混合物A的清亮点为120℃~180℃，且为至少两种苯甲酸衍生物的混合，该苯甲酸衍生物的结构通式为：
[0008]其中，R为OCH2或CH2；n为0
‑
17的整数；混合物B的结晶点为
‑
30℃~ 0℃，且为至少两种环己烷甲酸衍生物的混合，该环己烷甲酸衍生物的结构通式为：
[0009]其中，R为OCH2或是CH2；m为0
‑
17的整数。
[0010]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述混合物A和混合物B的总质量与手性剂的质量比例为9：1～1：9。
[0011]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述混合物A与所述混合物B的质量比例为9：1～1：9。
[0012]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述手性剂为常用手性剂，其包括且不限定为S811、R811、S1011、R1011、S5011、R5011、BDH1281、CB15中的一种或多种以任意比例的混合。
[0013]根据本专利技术的另一方面，本专利技术还提供了一种热致变色胆甾相液晶材料的制备方法，其包括以下步骤：（1）取至少两种苯甲酸衍生物进行混合，得到清亮点为120℃~180℃的混合物A；（2）取至少两种环己烷甲酸衍生物进行混合，得到结晶点为
‑
30℃~0℃的混合物B；（3）将混合物A和混合物B分别加热至清亮态，然后混合均匀并添加手性剂，得到胆甾相液晶，即热致变色胆甾相液晶材料。
[0014]本专利技术的热致变色胆甾相液晶材料及其制备方法，通过采用上述技术方案，可以达到如下有益效果：具有灵敏度高和色域广的特性，可以在很窄的温度区间内实现结构色由红到蓝的连续变色，最优可达到3℃~5℃内实现结构色由红到蓝的变化，相比于传统的胆甾相液晶都要灵敏的多，且变色范围宽；实现变色所覆盖的温度范围接近室温，可根据不同使用要求，将其应用于基于室温下进行变色的产品中；本专利技术得到的高灵敏性、变色范围宽的热致变色胆甾相液晶材料在温度显示、变色织物、传感器、防伪技术等方面有巨大应用潜力。
附图说明
[0015]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0016]图1为实施例1中胆甾相液晶不同温度下的偏光图。
[0017]图2为实施例1中胆甾相液晶不同温度下的反射光谱图。
[0018]图3为实施例2中胆甾相液晶不同温度下的偏光图。
[0019]图4为实施例2中胆甾相液晶不同温度下的反射光谱图。
[0020]图5为实施例3中胆甾相液晶不同温度下的偏光图。
[0021]图6为实施例3中胆甾相液晶不同温度下的反射光谱图。
[0022]图7为表1中各材料组分的化学结构式。
[0023]图8为表2中各材料组分的化学结构式。
[0024]图9为表3中各材料组分的化学结构式。
[0025]本专利技术目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
实施方式
[0026]以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0027]除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本专利技术创造所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
实施例
[0028]选取如表1的材料及混配比例，各材料组分的化学结构式如图7所示，将混合物A和混合物B分别加热至清亮态，然后混合均匀，再添加手性剂，得到胆甾相液晶，又称作热致变色胆甾相液晶材料。其中，混合物A的清亮点为140℃，混合物B的结晶点为
‑
20℃。
[0029]使用偏光显微镜（POM）的反射模式（RL 模式）初步观察胆甾相液晶的反射颜色及织构，使用偏光显微镜（POM）的透射模式（TL 模式）进一步观察液晶的织构，测试结果如图1和2所示。
[0030]所制备的胆甾相液晶具有较优秀的热致变色能力，从偏光显微镜中能观察到明显的反射色，并且随着温度的升高，反射颜色由红色依次变为橙色、绿色最，终在60℃时变为蓝色。
[0031]表1. 为实施例1中胆甾相液晶材料的样品配方
[0032]选取如表2的材料及混配比例，各材料组分的化学结构式如图8所示，将混合物A和混合物B分别加热至清亮态，然后混合均匀，再添加手性剂，得到胆甾相液晶，即热致变色胆甾相液晶材料。其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热致变色胆甾相液晶材料，由母体液晶和手性剂混合组成，其特征在于，所述母体液晶包括混合物A和混合物B，其中：混合物A的清亮点为120℃~ 180℃，且为至少两种苯甲酸衍生物的混合，该苯甲酸衍生物的结构通式为：其中，R为OCH2或CH2，n为0
‑
17的整数；混合物B的结晶点为
‑
30℃~ 0℃，且为至少两种环己烷甲酸衍生物的混合，该环己烷甲酸衍生物的结构通式为：其中，R为OCH2或是CH2，m为0
‑
17的整数。2.根据权利要求1所述的热致变色胆甾相液晶材料，其特征在于，所述混合物A和混合物B的总质量与手性剂的质量比例为9：1～1：9。3.根据权利要求1所述的热致变色胆甾相液晶材料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨槐，张建英，胡威，孙畅，秦晟煜，张朔宁，任云霄，张兰英，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：