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液晶化合物的研究进展

文档作者：施娜娜，赵雄燕，仲锡军文档来源： 1．河北科技大学材料科学与工程学院 2．河北迈尔斯通电子材料有限公司		点击数：	更新时间： 2021年11月30日
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第45卷第4期
2016年4月
应用化工
Applied Chemical Industry
Vo1．45 No．4
Apr．2016
液晶化合物的研究进展
施娜娜 ，赵雄燕 ，仲锡军
(1．河北科技大学材料科学与工程学院，河北石家庄050018
2．河北迈尔斯通电子材料有限公司，河北石家庄050600)
摘要：综述了近年液晶化合物的研究和发展现状，从含氟液晶化合物、偶氮苯类液晶化合物和环己烷类液晶化合
物三方面介绍了相关液晶化合物的合成及性能，并就液晶化合物今后的发展前景进行了分析与展望。
关键词：液晶；含氟类液晶化合物；偶氮苯类液晶化合物；环己烷类液晶化合物
中图分类号：TQ 050．4；TQ 246．5；TQ 231．1 文献标识码：A 文章编号：1671—3206(2016)04—0768—03
Progress of liquid crystal com pounds
SHI Na—na ，ZHAO Xiong—yan ，ZHONG Xi-]un
(1．CoHege of Material Science and Engineering，Hebei University of Science and Technology，Sh~iazhuang 05001 8，China；
2．Hebei Milestone Electronic Material Co．，Ltd．，Shijiazhuang 050600，China)
Abstract：The research and development about liquid crystal compounds in recent years are reviewed．
The synthesis methods and properties of liquid crystal compounds are focused according to the fluoride
liquid crystal compounds，azobenzene liquid crystal compounds and cyclohexane liquid crystal corn—
pounds．The development trend and prospect of the liquid crystal compounds are summarized in the end．
Key words：liquid crystal；fluoride liquid crystal compounds；azobenzene liquid crystal compounds；cy—
clohexane liquid crystal compounds
20世纪60年代，RCA公司首次发现用电刺激
会改变液晶的透光方式，并随后应用该性质发布了
液晶显示技术后，液晶才逐渐引起人们的高度重视，
并迅速发展至各个领域。1966年Dopont公司利用
芳族聚酰胺液晶合成了Kevlar纤维后，液晶材料开
始了工业化道路。经过几十年的迅速发展，液晶材
料凭借其特殊的性能已广泛应用于显示技术、光学
存储设备、太阳能电池、离子导体及纳米模板等众多
领域 。
1 液晶化合物研究现状
1．1 含氟类液晶化合物
氟原子或氟化取代基能够影响液晶化合物的熔
点、光学各向异性和介电各向异性等性质，因此含氟
液晶已引起人们的广泛关注_3。 。
廉娇等¨ 合成了一系列含氟液晶化合物。研
究发现，这些化合物聚合后，液晶相转变温度明显加
宽，且稳定性也得到提高。蒋玉仁等¨ 以含氟溴苯
为起始原料，经过一系列反应得到一类含氟联苯酚
酯类液晶化合物。表征发现，该类液晶化合物具有
较高的清亮点和较宽的介晶相转变温度范围。尚洪
勇等 以1，2．二氟苯为起始原料，合成4．烷基环己
基一2，3一二氟苯碘后，再与4 乙氧基_7，3 二氟苯乙炔
偶联，最终得到3种四氟二苯乙炔类液晶化合物。
实验结果发现，该类化合物同时具有较大的光学各
向异性、负介电各向异性和良好的低温相容性。由
于其合成路线简单易于放大操作，因此具有非常好
的产业化前景。
3，4一二氟苯和3，4，5．三氟苯及氟化的杂环化合
物具有良好的化学稳定性，能够与多种液晶基础材
料反应，是合成含氟液晶化合物的理想材料。如利
用3，4，5一三氟苯酚作为基础材料可制备较低粘度且
性能稳定的介电各向异性液晶材料，该材料在薄膜
晶体管领域具有较好的应用前景。
Liu等 合成了一种基于3，4二氟吡咯和3，
3，4，4，一四氟吡咯烷作为端基的新氮杂环化合物。
收稿日期：2015—12—20 修改稿日期：2016-01-06
基金项目：河北省重大科技成果转化专项项目(15041206Z)
作者简介：施娜娜(1990一)，女，河北沙河人，河北科技大学在读硕士，师从赵雄燕教授，研究方向为液晶化合物的制备与
表征。电话：13081068100，E—mail：564781495@qq．com
通讯联系人：赵雄燕，男，河北丰润人，博士，教授，从事高性能高分子材料及精细化工材料的研究。电话：0311—
88632425，E—mail：zhaoxy66@ 126．com
第4期 施娜娜等：液晶化合物的研究进展 769
研究结果表明，上述含氟液晶化合物均呈现出较宽
的介晶相转变温度范围，并且能够在高温下处于稳
定状态。
1．2 偶氮苯类液晶化合物
偶氮苯液晶化合物凭借其良好的光学性质在高
密度数据存储、光学计算机、动态全息摄影技术、光
学图像处理、波导开关和非线性光学材料 等领
域有着巨大的发展前景。
Wang等 首次合成了含有偶氮苯发色团的液
晶凝胶剂，该凝胶剂可在向列型液晶相中形成自组
装液晶网络，进而形成具有特殊性能的液晶凝胶。
研究发现，在偶氮苯链上引入苯甲酸类基团延长了
液晶分子的刚性核长度，从而明显地改善了溶解度，
降低了液晶偶氮凝胶剂在液晶主体中的聚集。
显示液晶混合物取向的主要方法是摩擦法。但
是摩擦技术有很多缺点，例如容易产生静电电荷和
引入粉尘颗粒等。该方法不会使其本身产生多畴的
取向层，从而在液晶显示器上无法达到增加有限视
角的需要。目前，开发光控取向的液晶新材料已成
为主流。
Bobrovsky等-2 研究了几种不同分子结构的侧
链偶氮苯聚合物薄膜的液晶光控取向问题，并对偏
振光照射下液晶的取向和再取向动力学进行了深入
研究。特别对光诱导过程中液晶薄膜和液晶盒的取
向度、取向稳定性以及多重再取向的可能性做了详
细的研究。结果表明，所研究的偶氮苯类液晶聚合
物具有良好的稳定性和多重再取向等特点，其在显
示技术和光电子学领域具有广阔的应用前景。
Rahman等 合成了一系列u型偶氮液晶分
子，分子结构由1，2一亚苯基中心核和通过烷基链接
的两个棒状偶氮苯为外围单元组成。所有的化合物
无论链的长度和奇偶性都表现近晶A相和向列相。
研究还发现，这些u型偶氮分子表现出较强的光学
异构化特性和非常长的热后松弛时间(约32 h)。
该液晶材料在光存储设备及光致变色材料领域具有
潜在的应用前景。
Selvarasu等 合成了5种以肉桂酸酯封端的
新型偶氮液晶化合物。研究发现，液晶核的刚性、柔
性间隔基长度及不同的端基取代基对分子间作用力
及偶极矩有较大影响。同时，化合物中烯类双键的
存在会增加棒状分子的极化率和提高化合物的热稳
定性。此外，这些光敏性偶氮化合物在330~340 nm
呈现强的紫外一可见吸收，且当这些偶氮化合物用特
定的紫外光照射后，在450 nm左右会出现一个对应
于顺式偶氮苯的最大吸收峰。
1．3 环己烷类液晶化合物
环己烷类液晶化合物主要是向列型液晶，该类
液晶不仅熔点低，而且具有较高的化学和光化学稳
定性，尤其是它的低粘度，非常适用于光电显示
器件。
4一烷基一1一(4’一氯苯基)一环己烷液晶具有良好的
润滑性能和较宽的液晶相变温度，是一种理想的液
晶材料。赵慧敏等 通过Fridee1．Carfts反应，以氯
苯、环己烯和酰氯为主要原料，在氯化铝存在条件
下，经分子内重排得到了该产物。并用红外光谱、质
谱及核磁共振光谱对产物结构进行了系统表征，为
环己烷类液晶化合物的合成开辟了新的途径。
赵敏等 采用4一正烷基．1．(4’一苯基硼酸)环
己烷为主要原料，经过锂化、硼酸酸化等工艺，合成
了较高产率的一系列三、四环苯基环己烷。实验中
发现，随着末端烷基碳原子数的增加，产物熔点逐渐
降低，近晶相温度范围变宽。
Belyaev等 在1-2 000 MHz的频率范围内，
研究了反式4一丙基(4-腈基苯基)一环己烷向列相液
晶的介电常数的频率依赖性。并比较了从向列相液
晶到各相同性液相转变过程中，介电常数和光学性
质对温度的依赖性。研究发现，尽管液晶分子内的
运动会轻微影响纵向介电常数的色散，但短轴分子
的转动则起重要作用。同时，长轴分子的转动对纵
向介电常数的色散没有影响。
杨燕等 以4一丙基双环己基4’一甲酸为起始
原料，通过氯化、酰胺化、格式化、氧化、氟代及亲核
取代等一系列反应得到两种新型液晶化合物：反式一
4一丙基4’一(1，1一二氟乙基)双环己烷和反式-4一(1，
1，1．三氟乙基)_4’-丙基双环己烷。结果表明，得到
的液晶化合物的清亮点均高于原材料。由于上述反
应条件温和，产品收率高，具有很好的工业化前景。
Liao等 。。借助于粗粒度模型和蒙特卡罗模拟
模型方法，考察了联苯环己烷类液晶分子及其衍生
物链的大小和长度对液晶纳米团簇的影响。研究发
现，随着液晶纳米团簇尺寸的增加，液晶纳米团簇的
平衡构象逐渐由管状结构变为球状结构，且随着平
衡构象的转变，体系的有序参数减少。
2 发展与展望
自20世纪6O年代以来，液晶材料因其独特的
物理性质与化学性质，在工业生产上得到了迅猛的
发展，已被广泛应用于显示材料、光学存储设备、太
阳能电池、离子导体及纳米模板等领域。研究范围
更是遍及化学、生物及信息科学等众多领域，成为当
今社会上备受青睐、不可或缺的新型材料之一。随
着科学技术的日新月异，人们对液晶材料性能的要
770 应用化工 第45卷
求也将越来越高。预计今后液晶材料的发展主要有
以下几个方面：(1)探索制备已有液晶材料的新工
艺，减少副产物与有害物质的产生，降低生产成本；
(2)对现有液晶材料进行性能改性，如降低对环境
温度的要求，提高显示用液晶材料的色彩丰富多样
性等；(3)结合现有的高新技术(如纳米技术)，制备
新型功能型液晶材料，满足多领域的高标准使用要
求，如显示用新型液晶材料、信息工程领域的新型光
电液晶存储材料、生物工程领域的新型药用液晶材
料等。
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