[发明专利]可交联的液晶化合物

说明书

本发明涉及可交联的，特别是光致交联的，二官能度液晶化合物和包含这种化合物的液晶混合物及其在交联状态下作为光学元件的应用。

含有适量光引发剂的光致交联液晶化合物能够在基底上，或者以适当取向层的方式在晶胞内，或者在力场中取向，并且随后能在这种状态下通过适当波长的光辐射而交联。所得到的结构甚至能在高温下保持不变。由此，就可以制得光学元件，例如波导仪、光栅、滤波器和减速器、压电元件及具有非线性光学(NLO)性质的元件等等。这些光学元件可以应用于如频率加倍(SHG)或滤色器等方面。

进一步的性质，例如双折射、折光率、透明度等必须根据应用领域而满足不同的要求。例如，滤光片材料应当兼有高的双折射△n和低的散射n=f(λ)。

可聚合的液晶(即可交联的液晶)除了作为光学元件这种通常的用途外，这类液晶材料还适用于涂覆光数据传输用的玻璃纤维。使用这类材料增加了纤维纵轴上的弹性模量，降低热膨胀系数，并且减少微观变形损失。这样就增加了机械稳定性。此外，可交联的液晶具有各向异性的热导率，能使热量沿一定的方向传递。

可交联的液晶必须具有好的化学和热稳定性，在常用溶剂中好的溶解性以及对电场和电磁辐射的良好稳定性。它们应该在大约25℃至+100℃，尤其从约25℃至+80℃的温度范围内有适宜的介晶相。另一重要的方面是各组分之间要有好的溶混性，因为通常以几种组分的混合物形式来使用液晶。

此外，用于光延迟器，偏振干涉滤光片(例如Sole滤光片)等时，具有尽可能大的光学各向异性(△n=|n_e-n_o|)、且同时具有尽可能短的吸收波长是必要的。由此，就可以通过足够薄的LCP膜得到预期的光延迟器(LCP代表‘液晶聚合物’)。同样也可用于胆甾滤光片，因为选择性反射频带宽度与光学各向异性△n成比例。

传统的光化学可齐聚或可聚合的液晶通常具有高的熔点和高的澄清点及中等的光学各向异性。首先，高熔点的不利之处是加工过程中在温度刚超过熔点时就会过早地发生自发的热聚合。这种自发聚合会引起畴的形成，导致生成的交联层的光学和热性能严重受损。第二，熔点和澄清点之间小的温差会导致低的有序度，进而引起的低的各向异性程度。可通过制备包括数种组分的复杂混合物来降低熔点，这使得加工可在较低的温度下进行，但可能会有传统的可聚合液晶结晶的危险。例如，在EP-A-O 331 233中描述了光化学可齐聚或可聚合的化合物。

因此本发明的目的在于提供可齐聚或可聚合(即可交联)的化合物，其自身或在混合物中同时具有尽可能大的各向异性和尽可能短的吸收波长，尤其是在用于光学元件时。它们还应具有低的熔点和高的澄清点，以便在加工过程中温度刚超过熔点时得到具有尽可能高的有序度及由此引起的光学各向异性程度高的LCP膜。进一步，不通过畴而取向和构成化合物也是可能的，并且它们还应在交联状态具有优异的热稳定性和长期稳定性。传统的光化学可齐聚或可聚合的液晶通常只有中等的光学各向异性。

本发明现在提供化合物，它们作为单独组分或作为液晶混合物的组分非常适用于上述应用。

本发明涉及通式Ⅰ的化合物：

其中

R¹、R²各自独立代表可交联的基团，例如CH₂=CH-、CH₂=CH-COO-、CH₂=C(CH₃)-COO-、CH₂=C(Cl)-COO-、CH₂=C(Ph)-COO-、CH₂=CH-COO-Ph-、CH₂=CH-CO-NH-、CH₂=C(CH₃)-CONH-、CH₂=C(Cl)-CONH-、CH₂=C(Ph)-CONH-、CH₂=C(COOR’)-CH₂-COO-、(R’OOC)-CH₂-C=CH₂-COO-、CH₂=CH-O-、CH₂=CH-OOC-、CH=CH-Ph-、顺式或反式-HOO-CR’=CR’-COO-、硅氧烷，或

其中(Ph)代表苯基，Ph代表亚苯基，R’代表低级烷基，R”代表甲基、甲氧基、氰基或卤素；