本发明专利技术公开了一种可溶性脂肪族聚酰亚胺液晶垂直取向剂及其制备方法和由其制备的液晶盒。液晶垂直取向剂由重量比例１０～２０％的可溶性脂肪族聚酰亚胺溶入有机溶剂制备，可溶性脂肪族聚酰亚胺可由１～５０重量份特定结构四羧酸二酐、特定结构二胺、二胺和４０～１００重量份有机溶剂，在氮气保护下，于１６０～１８０℃反应５～１２小时制取，特定结构二酐可由烯酮、烯酯和单酐经一步反应制取，特定结构二胺可由二酚、卤代烷烃和酰氯经三步反应制取。本发明专利技术公开的聚酰亚胺液晶垂直取向剂，其使用的聚酰亚胺是可溶性的，由本发明专利技术的聚酰亚胺液晶垂直取向剂制备的液晶盒，预倾角接近９０°，制备的液晶显示器具有快速响应、广视角、高对比度等优异性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电子工业中的液晶显示器技术，特别是涉及一种用于制备液晶盒的可 溶性脂肪族聚酰亚胺液晶垂直取向剂技术。
技术介绍
聚酰亚胺(PI)材料由于其良好的耐热性、与液晶的亲和性以及机械强度等，成为 工业上应用最广泛的液晶取向膜材料。但是同时，由于聚酰亚胺的不熔不溶性，给加工过程 带来了一定的困难。例如传统的制备聚酰亚胺的方法为两步法，先形成聚酰胺酸中间体，再 在高温下酰亚胺化得到聚酰亚胺。这种方法存在两个问题，第一是聚酰胺酸溶液在存储的 过程中容易发生降解，不容易保存；第二是酰亚胺化温度太高，会在生产中对微电子产品的 电子元器件产生损害，限制的聚酰亚胺的使用范围。为了解决这些问题，许多研究者的研究 都聚焦于合成一种新的聚酰亚胺，使其在不降低其原有优异性能的基础上具有可容易加工 的特性，从而实现低温固化，保护基板上的电气元件，例如可溶性的聚酰亚胺。增加聚酰亚 胺可溶性的方法主要有两种一种是打乱聚酰亚胺分子链的有序性，使聚酰亚胺结构变得 “松散”，减小分子间相互作用力，例如引入大侧基、脂肪族结构以及非对称结构；另一种就 是引入和溶剂有亲和性的基团，如氟、硅或磷等。液晶的表面取向技术是液晶显示研发中的关键核心技术之一，它直接决定着 显示器件内部棒状液晶分子的排列状况，是影响器件对比度、色度等性能参数的重要因 素。液晶的取向主要是通过摩擦已涂有聚合物的基板表面获得的，也就是所谓的摩擦法 (rubbing method) ( 丁孟贤(Ding Meng-xian)，何天白(HeTian-bai) ·聚酰亚胺新型材料 (Jvxianyaan Xinxing Cailiao).北京化学工业出版社(Beijing :Chemical Industry Press)，1998 142.)，被摩擦的聚酰亚胺表面通过短程作用力吸附一层液晶单分子层，然后 依靠它来吸附大量其他液晶分子。传统的摩擦法也带来了一系列不良影响，比如摩擦带来 的静电荷，灰尘、磨损以及局部高温等，甚至可能损坏薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)中 的薄膜晶体管，因此，非摩擦技术得以被广泛研究。传统的使用平行取向技术的液晶显示器 有着天生的痼疾，如响应时间慢、可视角窄以及对比度不高等问题。由于垂直取向液晶显示 器(VA-LCD)具有高对比度，广视角以及快速响应等优异性能，因此液晶分子取向技术的研 发重点已经转移到垂直取向上来。现有VA-LCD通常都是以带有烷烃侧链的聚酰亚胺或聚 酰胺酸薄膜作为取向膜。通过特殊设计的化学结构，聚酰亚胺膜可以获得液晶垂直取向效 果，它被应用在垂直取向液晶显示器(VA-LCD)和多畴垂直取向液晶显示器(MVA-LCD)中。 MVA-IXDs相比于早期的VA-IXDs，两畴甚至四畴的划分，极大改善了液晶显示器在上下左 右四个方向的可视角。MVA已具备与其他广视角技术如膜补偿TN盒、平面切换液晶盒(IPS) 等竞争的能力(Oh-e M and Hiroshi Y. Physical Review，2004，E69 :051705·)。Ogawa L et al (Ogawa L WO, 042752，2003-05-22.)提出在聚酰亚胺中具有 2 到 5 个脂肪族环构成的二酐和带有5 20个长碳链烷基或者含5 20个碳的长的氟代烷基或4者脂肪环族结构或者是芳香环结构的侧链结构的二胺组成。试验证明由此制备的取向膜具 有良好的涂布性以及高的电压保持率。尽管有关垂直取向技术已有一些报道，并且表现出优秀的显示性能，但是由于加 工垂直取向膜的过程繁杂，而且需要高温固化，难于实现技术工业化，并且传统的摩擦法会 对电子元器件产生损耗，鉴于此，在液晶显示器领域，急需要开发出加工性能更好的液晶垂 直取向剂，以满足人们对微电子产品和光电子产品的需求。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的旨在提供一种新的可溶性脂肪族聚酰亚胺液 晶垂直取向剂，以克服现有技术加工垂直取向膜的过程过于繁杂，需要高温固化，难于实现 工业化生产的不足，这种新型的可溶性脂肪族聚酰亚胺液晶垂直取向剂可以在非摩擦的情 况下达到垂直取向效果，避免了摩擦对电子元器件的损耗。由其制备的液晶盒，完全克服了 传统平行取向技术的液晶显示器存在的响应时间慢、可视角窄以及对比度不高等固有的问 题。本专利技术提供的用于制备液晶盒的聚酰亚胺液晶垂直取向剂，其组成组分主要由具 有下述结构的可溶性脂肪族聚酰亚胺和有机溶剂构成，可溶性脂肪族聚酰亚胺在液晶垂直 取向剂中的重量含量为10 20%，其余为有机溶剂，所述可溶性脂肪族聚酰亚胺的分子结 构为 其中，Dl是有6 10碳原子的脂肪族二酐除去四个羧基酸酐的部分，D2是二胺除 去二胺基的二价部分，B是单苯或联苯或脂环，R是4 18个碳原子的烷基基团。在上述聚酰亚胺液晶垂直取向剂中，所述可溶性脂肪族聚酰亚胺优选重均分子量 在15000 30000之间的可溶性脂肪族聚酰亚胺。所述有机溶剂选自于乙醇、丙酮、四氢 呋喃、氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷、1，4_ 二氧六烷、二甲基亚砜、间甲酚、N-甲基吡咯烷酮、N， N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺，即可以是它们中的一种，也可以是它们中的两种或 两种以上的混合溶剂。上述聚酰亚胺液晶垂直取向剂中，是通过将所述可溶性脂肪族聚酰亚胺于10 30°C溶入有机溶剂中制取获得。上述制备聚酰亚胺液晶垂直取向剂的可溶性脂肪族聚酰 亚胺，如有出售可以购取，也可由1 50重量份的特定结构的四羧酸二酐、1 50重量份 的特定结构的二胺、1 50重量份的二胺和40 100重量份的有机溶剂，在氮气保护下于 160 180°C反应5 12小时制取，所述特定结构四羧酸二酐为 其中R为双键或单键或碳原子。所述特定结构二胺的化学结构为 其中B是单苯或联苯或脂环，R是4 18个碳原子的烷基基团。制备可溶性脂肪族聚酰亚胺的特定结构二酐，如有出售可以购取，也可通过以下 步骤自己进行制备将以重量份计的1 10份异亚丙基丙酮、0. 001 0. 005份对甲基苯磺酸和1 10份醋酸异丙稀酯于反应器中在90 120°C进行反应，反应时间不少于30分钟后加入1 10份顺丁稀二酸酐在90 120°C继续反应，反应时间不少于30分钟后，再加入1 10份 顺丁稀二酸酐在90 120°C反应17 24小时，停止反应后冷却至10 30°C，再在冰盐浴 里冷却至-30 -20°C结晶，分离除去滤液，所得固体先用乙醚洗涤后再用四氢呋喃洗涤， 得到的粗产物溶解于乙腈进行重结晶，得到的产物经过干燥后在真空环境下进行升华，所 得产物即为制备特定结构二酐。还可以采用下述方法制备将以重量份计的1 10份异亚丙基丙酮、0.001 0. 005份对甲基苯磺酸和1 10份醋酸异丙稀酯于反应器中在90 120°C进行反应，反应 时间不少于30分钟，再加入1 20份顺丁稀二酸酐在90 120°C反应17 24小时，停止 反应后冷却至10 30°C，再在冰盐浴里冷却至-30 -20°C结晶，分离除去滤液，所得固体 先用乙醚洗涤后再用四氢呋喃洗涤，得到的粗产物溶解于乙腈进行重结晶，得到的产物经 过干燥后在真空环境下进行升华，所得产物即为制备特定结构二酐。采用以上方法可以合成出D本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚酰亚胺液晶垂直取向剂，其特征在于组分主要由具有下述结构的可溶性脂肪族聚酰亚胺和有机溶剂构成，可溶性脂肪族聚酰亚胺的重量含量为１０～２０％，其余为有机溶剂，所述可溶性脂肪族聚酰亚胺的分子结构为： ＊＊＊ 其中，Ｄ１是有６～１０个碳原子的脂肪族二酐除去四个羧基酸酐的部分，Ｄ２是二胺除去二胺基的二价部分，Ｂ是单苯或联苯或脂环，Ｒ是４～１８个碳原子的烷基基团。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：汪映寒，谌文娟，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]
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