浅谈苯基环己烷类液晶材料

的性能、应用、制备方法及发展前景

作者 孙家宦 指导老师 杨和梅

摘要：近年来虽然液晶显示新技术层出不穷，但其中很大一部分仍以TN液晶为其显示材料，因为TN液晶具有光化学稳定、合适的介电各向异性值、低粘度、宽相变温度区间等特征。R.Eidens。hink等提出的多环苯基环己烷类液晶，具有很宽的相变温度区间，是用于TN液晶混合配方的重要组分。苯基环己烷类液晶是近两年在国外新出现的一种向列相液晶材料，它具有粘度低、熔点低、工作温度范围宽、对热、光、电的化学稳定性好、阖值电压低、电光响应速度快等特点，是目前国内外液晶材料中性能最稳定的一种，适用于全电子手表、微型计算器和各种仪表的数字显示屏。本文主要从苯基环己烷类液晶材料的性能、应用、制备方法及发展前景等方面着手，对其进行简要而概括的叙述。

关键词：苯基环己烷、液晶材料、性能、应用、制备方法、发展前景

The performance,application,preparation methods and development prospects of

Phenyl cyclohexane class of LCD materials

Author Sun Jiahuan Audio teacher Yang Hemei

Abstract: in recent years although liquid crystal display new technologies emerge in endlessly, but of which a large part was still with TN LCD display materials for its, because TN LCD with photochemical stability, suitable dielectric anisotropy value and low viscosity, wide phase-change temperatures interval features. R.E idens. Hink etc proposed polycyclic phenyl cyclohexane class of LCD, the wide phase-change temperatures interval, is used for TN LCD mixtures of important components. Phenyl cyclohexane class of LCD is nearly two years in foreign new emergence of an to column phase liquid crystal material, it has low viscosity and low melting point, working temperature range wide, to heat, light, electricity, chemical stability, low voltage, und value lightning fast response, and other features, is at home and abroad and LCD materials performance of the most stable, an applicable in electronic watches, miniature calculator and various kinds of instrument digital display. This article mainly from phenyl cyclohexane class of LCD material performance, application and development prospect, preparation method from the aspects such as, and carry on the concise and summarized narrative.

Keywords: phenyl cyclohexane and LCD materials, performance, application and preparation methods, development prospect.

引言：社会的进步和科学技术的发展，电子产品日益充满着我们的日常生活和工作生产。而显示器件作为电子产品的一个重要组成部分，在近几年来取得了飞速的发展和长足的进步。尤其以高分子材料的发展最为迅速，高分子材料主要分为联苯类液晶、苯基环已烷类液晶、脂类液晶、烷基桥链化合物液晶、含氟化合物液晶、杂环类液晶及铁电液晶。本文主要介绍苯基环已烷类液晶的各方面性能、应用、制备方法及发展前景。

正文

1 苯基环已烷类液晶的主要性能及应用现状

1.1 大多数高分子液晶材料的主要的缺点在于，粘度较大相应速度慢，为此具有脂肪性质的得到了广泛的应用，以降低其粘度，改善其响应速度。这就是R.Eidenschink等于1977年所合成的苯基环己烷类液晶（分子式如右图），随后他们又于1978年合成了双环乙烷类液晶。

苯基环己烷类液晶是一种向列相液晶材料，它具有粘度低、低熔点、工作温度范围宽、对热、光、电的化学稳定性好、阖值电压低、电光响应速度快等特点。目前国内外液晶材料中性能最稳定的一种，适用于全电子手表、微型计算器和各种仪表的数字显示屏。

1.2 在国内，清华大学化学教研组液晶化学科研组从我国情况出发，首次研制成功了合成苯基环己烷类液晶新方法，填补了我国液晶化合物的一个空白。在鉴定会上受到与会代表的好评，认为该项成果有一定的独创性，工艺较先进，比西德R.Eidensehink法简单而且原料易得。工艺也是切实可行的。研制出的苯基环己烷类化合物，其纯度及主要性能指标都已达到或超过E.Morok专利报导的水平。以苯基环己烷类液晶为主体研制成功的TPC一12混合液晶，通过北京电子显示器件厂和北京地质仪器厂在秒表、手表和座钟中的试用，证明具有良好的耐湿性和热稳定性、粘度低、闭值电压低，电光响应速度快，与国外产品对比，在。“c时的电光响应速度已经赶上和超过目前国外正在使用的混合液晶的水平，受到用户的欢迎，认为是当前理想的显示材料之一。

2 苯基环已烷类液晶的制备方法

2.1 目前国内外合成该类液晶化合物方法一般为环己酮法和环己烯法。由这两种方法合成的4-正烷基-1-苯基环己烷，进一步合成其他4-正烷基-1- (4-取代苯基)环己烷类液晶化合物(取代基为Br，CN)，其中澳代物是很好的中间体，可合成其他各种烷基苯基环己烷类液晶，而氰基取代物是显示混合液晶的主要组分。

苯基环己烷类液晶的合成路线如下：

2.2 经科学家对以上合成方法进行了较周密的分析后，认为采用如下新的合成路线，合成4-正烷基-1-苯基环己烷、4-正烷基-1-(4-氰基苯基)环己烷和4-正烷基-1-(4-嗅代苯基)环己烷，更为合理:

此合成方法步骤简单，产率较高且原料易得，特别是碘代氰化法和嗅化反应尚无详细报道。

2.3 现在对此种液晶材料的各方面进行检测：取0.02molA‘mlpCH、o.o15mol氰化亚铜和12mLDMF，加热搅拌回流loh，冷却至室温，加入25多浓氨水，再搅拌30min。用正庚烷萃取，并用10拓盐酸洗涤，用水洗至中性。干燥后层析，用正庚烷淋洗，蒸去溶剂放入冰箱，析出晶体再用甲醇重结晶得针状结。检测分析结果见表1，红外光谱分析见表2。

表1

表2

通过上述理论和实验条件的探索，碘化法合成4-正烷基-1-(4-氰基苯基)环己烷的方法是可行的和较为合理的。

3 以苯基环己烷为首的高分子液晶材料的发展前景展望

3.1 我国液晶高分子研究始于20世纪70年代初,1987年在上海召开的第一届全国高分子液晶学术会议标志着我国高分子液晶的研究上了一个新的台阶。此后,全国高分子液晶态学术会议每两年召开一次,共召开了8次。1994年在北京召开IUPAL国际液晶高分子会议,20世纪80年代周其凤等提出了新的甲壳型液晶高分子的概念并从化学合成和物理性质等角度给出了明确的结论,得到了国内学者的关注。而北京大学在该研究一直处于领先地位,已成功合成了上百个具有不同化学结构的甲壳型液晶高分子,并从不同的视角对其结构和性质开展了研究。

3.2 应用前景:近年来，LCD显示器在对比度、视角与响应时间上都有显著的进步。由于TFT-LCD的冲击，STN-LCD逐渐在笔记本电脑和液晶电视等领域失去了市场。鉴于成本的因素，TFT-LCD将不可能完全代替STN-LCD原有的在移动通讯和游戏机等领域的应用。我国 “ 十五”期间仍将黑白及彩色STN-LCD定为显示产业的发展重点。 但是，我国若想在STN-LCD 用混晶材料领域取得突破，就必须加强合作,成联合攻关之势,在液晶品质方面狠下功夫，以增强同国外混晶材料的竞争力。

3.3 展我国液晶显示材料的建议:从世界显示产业发展趋势和发展战略的分析中可以预见，STN-LCD产业将在平面显示产业中处于主导地位。目前国际上STN-LCD产业正处于突破时期，产业化条件已较为成熟。因此， 建议我国液晶生产行业应将STN-LCD产业作为国内LCD液晶显示材料的一个突破口， 集中人力、财力和物力，实现技术和经济的最大效应。

总结：

随着科学技术的不断发展，和人们对先进的产品的不断需求，在今后的很长时间里，对功能材料的研究将会得到很大程度的加大。以苯基环己烷为例的高分子液晶材料作为一种较新的高分子材料,人们对它的认识还不足,但可以肯定在不远的将来,高分子液晶的应用会愈来愈广泛,对人类的生存和发展做出新的贡献。

作为新一代的建设者和接班人，我们要努力学好科学文化知识，提升自己的各方面能力，以便在不久的将来为人类的文明创造更多的奇迹，让科学真正的为人类服务。

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