本發(fā)明涉及一種液晶配向劑及其應(yīng)用,特別是一種可形成低殘屑液晶配向膜的液晶配向劑、一種液晶配向膜的制造方法、其所形成液晶配向膜及具有該配向膜的液晶顯示元件。
背景技術(shù):
近年來(lái),新的液晶顯示元件的開發(fā)蓬勃發(fā)展,其中,例如業(yè)界開發(fā)出一液晶顯示元件,其通過(guò)單側(cè)基板上以櫛齒狀方式配置兩個(gè)電極來(lái)驅(qū)動(dòng)液晶,使基板表面產(chǎn)生平行電場(chǎng),以控制液晶分子。該液晶顯示元件一般被稱之為橫向電場(chǎng)效應(yīng)型(IPS型),已知其具有出色的廣視角特性。然而,上述IPS型液晶顯示元件仍有因離子密度過(guò)高而產(chǎn)生殘影的問(wèn)題。
日本專利特開第2009-175684號(hào)公報(bào)揭示一種低離子密度的液晶配向膜及一種用以制備液晶配向膜的含哌嗪(piperazine)結(jié)構(gòu)的二胺化合物。通過(guò)使用該含哌嗪結(jié)構(gòu)的二胺化合物,所制得的配向膜可改善離子密度過(guò)高的問(wèn)題。然而該配向膜在后續(xù)工藝中以毛布進(jìn)行摩擦(rubbing)處理時(shí),卻非常容易產(chǎn)生殘屑,造成顯示品質(zhì)低下而無(wú)法被業(yè)界所接受。
上述可知,為了符合目前IPS型液晶顯示器業(yè)界的要求,提供一種可形成低殘屑液晶配向膜的液晶配向劑,為本技術(shù)領(lǐng)域者努力研究的目標(biāo)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明利用提供特殊的聚合物及含環(huán)氧基的聚硅氧烷的成分,而得到水平配向型液晶配向劑,由上述液晶配向劑所形成的液晶配向膜及液晶顯示元件具有低殘屑的優(yōu)點(diǎn)。
因此,本發(fā)明涉及的一種液晶配向劑,其包含:
一聚合物(A),其是由包含四羧酸二酐化合物(a1)與二胺化合物(a2)的混合物所制得;
一含環(huán)氧基的聚硅氧烷(B);及一溶劑(C);
其中,該二胺化合物(a2)包括至少一種由式(I)所示的二胺化合物(a2-1);
其中,W1及W2獨(dú)立地表示單鍵、-CO-、-COO-或-OCO-;Y1表示C1至C10的烷基、C3至C12的脂環(huán)族基、C6至C12的芳香族基、羥基、鹵素原子、硝基或氰基,其中,該C1至C10的烷基、C3至C12的脂環(huán)族基及C6至C12的芳香族基中的伸甲基可被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代,且該伸甲基至少一氫原子可被鹵素原子取代;Y2及Y3獨(dú)立地表示C1至C10的烷基、C1至C10的烷氧基或鹵素原子;a、b表示1以上的整數(shù),且a+b≥3;c表示0至5的整數(shù);及d、e表示0至4的整數(shù)。
本發(fā)明再提供一種液晶配向膜的制造方法,其包含使用前述的液晶配向劑施予一基板上。
本發(fā)明亦提供一種液晶配向膜,其是由前述的液晶配向劑所制造。
本發(fā)明又提供一種液晶顯示元件,其包含前述的液晶配向膜。
附圖說(shuō)明
圖1為一示意圖,說(shuō)明本發(fā)明液晶顯示元件的較佳實(shí)施例結(jié)構(gòu)。
主要附圖符號(hào)說(shuō)明
110第一單元 112第一基板 114電極 116第一液晶配向膜
120第二單元 122第二基板 126第二液晶配向膜 130液晶單元
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供一種液晶配向劑,其包含:
一聚合物(A),其是由包含四羧酸二酐化合物(a1)與二胺化合物(a2)的混合物所制得;
一含環(huán)氧基的聚硅氧烷(B);及
一溶劑(C);
其中,該二胺化合物(a2)包括至少一種由式(I)所示的二胺化合物(a2-1);
其中,W1及W2獨(dú)立地表示單鍵、-CO-、-COO-或-OCO-;Y1表示C1至C10的烷基、C3至C12的脂環(huán)族基、C6至C12的芳香族基、羥基、鹵素原子、硝基或氰基,其中,所述C1至C10的烷基、C3至C12的脂環(huán)族基及C6至C12的芳香族基中的伸甲基可被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代,且該伸甲基至少-氫原子可被鹵素原子取代;Y2及Y3獨(dú)立地表示C1至C10的烷基、C1至C10的烷氧基或鹵素原子;a、b表示1以上的整數(shù),且a+b≥3;c表示0至5的整數(shù);及d、e表示0至4的整數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的聚合物(A)是由四羧酸二酐化合物(a1)與二胺化合物(a2)反應(yīng)而得。
所述聚合物(A)的較佳具體實(shí)施例為聚醯胺酸聚合物、聚醯亞胺聚合物、聚醯亞胺的嵌段共聚合物,或此等一組合。其中,聚醯亞胺的嵌段共聚合物的較佳具體實(shí)施例為聚醯胺酸嵌段共聚合物、聚醯亞胺嵌段共聚合物、聚醯胺酸-聚醯亞胺嵌段共聚合物,或其中之一組合。
根據(jù)本發(fā)明的所述四羧酸二酐化合物(a1)的較佳具體實(shí)施例為(1)脂肪族四羧酸二酐化合物、(2)脂環(huán)族四羧酸二酐化合物、(3)芳香族四羧酸二酐化合物或(4)具有式(a-1)至(a-6)的四羧酸二酐化合物(a1)等。
根據(jù)本發(fā)明的(1)脂肪族四羧酸二酐化合物包含但不限于乙烷四羧酸二酐或丁烷四羧酸二酐等的脂肪族四羧酸二酐化合物。
根據(jù)本發(fā)明的(2)脂環(huán)族四羧酸二酐化合物包含但不限于1,2,3,4-環(huán)丁烷四羧酸二酐、1,2-二甲基-1,2,3,4-環(huán)丁烷四羧酸二酐、1,3-二甲基-1,2,3,4-環(huán)丁烷四羧酸二酐、1,3-二氯-1,2,3,4-環(huán)丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-四甲基-1,2,3,4-環(huán)丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-環(huán)戊烷四羧酸二酐、1,2,4,5-環(huán)己烷四羧酸二酐、3,3′,4,4′-二環(huán)己基四羧酸二酐、順-3,7-二丁基環(huán)庚基-1,5-二烯-1,2,5,6-四羧酸二酐、2,3,5-三羧基環(huán)戊基醋酸二酐或二環(huán)[2.2.2]-辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐等的脂環(huán)族四羧酸二酐化合物。
根據(jù)本發(fā)明的(3)芳香族四羧酸二酐化合物的具體實(shí)施例可包含但不限于3,4-二羧基-1,2,3,4-四氫萘-1-琥珀酸二酐、苯均四羧酸二酐、2,2′,3,3′-二苯甲酮四羧酸二酐、3,3′,4,4′-二苯甲酮四羧酸二酐、3,3′,4,4′-聯(lián)苯砜四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、3,3′-4,4′-二苯基乙烷四羧酸二酐、3,3′,4,4′-二甲基二苯基硅烷四羧酸二酐、3,3′,4,4′-四苯基硅烷四羧酸二酐、1,2,3,4-呋喃四羧酸二酐、2,3,3′,4′-二苯醚四羧酸二酐、3,3′,4,4′-二苯醚四羧酸二酐、4,4′-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯硫醚二酐、2,3,3′,4′-二苯硫醚四羧酸二酐、3,3′,4,4′-二苯硫醚四羧酸二酐、4,4′-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯砜二酐、4,4′-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯丙烷二酐、3,3′,4,4′-全氟異亞丙基二苯二酸二酐、2,2′,3,3′-二苯基四羧酸二酐、2,3,3′,4′-二苯基四羧酸二酐、3,3′,4,4′-二苯基四羧酸二酐、雙(苯二酸)苯膦氧化物二酐、對(duì)-伸苯基-雙(三苯基苯二酸)二酐、間-伸苯基-雙(三苯基苯二酸)二酐、雙(三苯基苯二酸)-4,4′-二苯基醚二酐、雙(三苯基苯二酸)-4,4′-二苯基甲烷二酐、乙二醇-雙(脫水偏苯三酸酯)、丙二醇-雙(脫水偏苯三酸酯)、1,4-丁二醇-雙(脫水偏苯三酸酯)、1,6-己二醇-雙(脫水偏苯三酸酯)、1,8-辛二醇-雙(脫水偏苯三酸酯)、2,2-雙(4-羥苯基)丙烷-雙(脫水偏苯三酸酯)、2,3,4,5-四氫呋喃四羧酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-(四氫-2,5-二側(cè)氧基-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-甲基-5-(四氫-2,5-二側(cè)氧基-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-乙基-5-(四氫-2,5-二側(cè)氧基-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-7-甲基-5-(四氫-2,5-二側(cè)氧基-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-7-乙基-5-(四氫-2,5-二側(cè)氧基-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-甲基-5-(四氫-2,5-二側(cè)氧基-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-乙基-5-(四氫-2,5-二側(cè)氧基-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5,8-二甲基-5-(四氫-2,5-二側(cè)氧基-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、5-(2,5-二側(cè)氧基四氫呋喃基)-3-甲基-3-環(huán)己烯-1,2-二羧酸二酐等。
根據(jù)本發(fā)明的(4)式(a-1)至式(a-6)所示的四羧酸二酐化合物(a1),詳細(xì)敘述如下:
在式(a-5)中,A1表示含有芳香環(huán)的二價(jià)基團(tuán);r表示1至2的整數(shù);A2及A3可為相同或不同,且可分別代表氫原子或烷基。較佳地,如式(a-5)所示,四羧酸二酐化合物(a1)可選自于如下式(a-5-1)至式(a-5-3)所示的化合物:
在式(a-6)中,A4代表含有芳香環(huán)的二價(jià)基團(tuán);A5及A6可為相同或不同,且分別地代表氫原子或烷基。較佳地,如式(a-6)所示,四羧酸二酐化合物(a1)可選自如下式(a-6-1)所示的化合物:
上述的四羧酸二酐化合物(a1)可以單獨(dú)一種使用或者混合多種使用。
上述的四羧酸二酐化合物(a1)的具體實(shí)施例較佳為包括1,2,3,4-環(huán)丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-環(huán)戊烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基環(huán)戊基醋酸二酐、1,2,4,5-環(huán)己烷四羧酸二酐、3,4-二羧基-1,2,3,4-四氫萘-1-琥珀酸二酐、苯均四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、3,3’,4,4’-聯(lián)苯砜四羧酸二酐,或上述化合物的組合。
本發(fā)明的二胺化合物(a2)包括至少一種由式(I)所示的二胺化合物(a2-1);
在式(I)中,W1及W2獨(dú)立地表示單鍵、-CO-、-COO-或-OCO-。
Y1表示C1至C10的烷基、C3至C12的脂環(huán)族基、C6至C12的芳香族基、羥基、鹵素原子(氟原子、氯原子、溴原子或碘原子)、硝基或氰基,其中,所述C1至C10的烷基、C3至C12的脂環(huán)族基及C6至C12的芳香族基中的伸甲基可被氧原子、-CO-、-COO-或-OCO-取代,且該伸甲基的至少一氫原子可被鹵素原子取代。
當(dāng)Y1表示C1至C10的烷基時(shí),C1至C10的烷基例如可列舉甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、2-丁基、異丁基、第三丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基或正癸基等;當(dāng)Y1表示C3至C12的脂環(huán)族烴基時(shí),C3至C12的脂環(huán)族烴基例如可列舉環(huán)戊基或環(huán)己基等;當(dāng)Y1表示C6至C12的芳香族基時(shí),C6至C12的芳香族基例如可列舉苯基、甲苯基或芐基等。Y1較佳為表示C1至C10的烷基,更佳為C1至C3的烷基,尤佳為甲基。當(dāng)存在多個(gè)Y1的情況下,多個(gè)Y1各自可相同亦可不同。
式(I)中,Y2及Y3各自獨(dú)立表示C1至C10的烷基、C1至C10的烷氧基或鹵素原子。當(dāng)Y2及Y3表示C1至C10的烷基或鹵素原子時(shí),C1至C10的烷基及鹵素原子例如可列舉與上述Y1相同。當(dāng)Y2及Y3表示C1至C10的烷氧基時(shí),C1至C10的烷氧基例如可列舉甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基、壬氧基或癸氧基等。Y2及Y3較佳為C1至C3的烷基、C1至C3的烷氧基、氟原子、氯原子或溴原子。當(dāng)存在多個(gè)Y2及Y3的情況下,多個(gè)Y2及Y3各自可相同亦可不同。
式(I)中,a及b各自獨(dú)立表示1以上的整數(shù)(其中a=b=1除外),且a+b≥3,較佳為3≤a+b≤11。另一方面,a及b的組合尤佳為b=1、c=2或b=2、c=2。
式(I)中,c表示0至5的整數(shù),較佳為表示0至2的整數(shù),更佳為表示0至1的整數(shù)。
式(I)中,d及e各自獨(dú)立表示0至4的整數(shù),較佳為0至2的整數(shù),更佳為0至1的整數(shù)。
所述二胺化合物(a2-1)的具體實(shí)施例包括由式(I-1)至式(I-18)所示的二胺化合物的至少其中一者。
值得注意的是,鍵結(jié)在苯環(huán)上的各個(gè)胺基(amino group)的位置相對(duì)于W1、W2而言可為鄰位、間位或?qū)ξ唬I結(jié)在不同苯環(huán)上的2個(gè)胺基較佳為相對(duì)于W1、W2而言均為鄰位、均為對(duì)位或均為間位,更佳為相對(duì)于W1、W2而言均為對(duì)位。
具體而言,鍵結(jié)在不同苯環(huán)上的2個(gè)胺基較佳為由式(II)表示的相對(duì)于W1、W2而言均為對(duì)位的二胺化合物。
式(II)中的W1、W2、Y1、Y2、Y3、a、b、c、d及e與式(I)中的W1、W2、Y1、Y2、Y3、a、b、c、d及e同義,在此不另行贅述。
由式(II)表示的二胺化合物例如由上式(I-1)、式(I-4)、式(I-7)、式(I-10)、式(I-11)、式(I-13)至式(I-18)表示的二胺化合物。
基于二胺化合物(a2)的總使用量為100摩爾,二胺化合物(a2-1)的使用量可為1至80摩爾,較佳為3摩爾至70摩爾,更佳為5摩爾至60摩爾。
在本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例中,所述具有式(I)的二胺化合物(a2-1)包括由式(II)表示的二胺化合物時(shí),所制得的液晶配向膜具有低殘屑的優(yōu)點(diǎn)。
在本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例中,該二胺化合物另包含其他二胺化合物(a2-2)。
本發(fā)明的其他二胺化合物(a2-2)是指包含但不限于1,2-二胺基乙烷、1,3-二胺基丙烷、1,4-二胺基丁烷、1,5-二胺基戊烷、1,6-二胺基己烷、1,7-二胺基庚烷、1,8-二胺基辛烷、1,9-二胺基壬烷、1,10-二胺基癸烷、4,4′-二胺基庚烷、1,3-二胺基-2,2-二甲基丙烷、1,6-二胺基-2,5-二甲基己烷、1,7-二胺基-2,5-二甲基庚烷、1,7-二胺基-4,4-二甲基庚烷、1,7-二胺基-3-甲基庚烷、1,9-二胺基-5-甲基壬烷、2,11-二胺基十二烷、1,12-二胺基十八烷、1,2-雙(3-胺基丙氧基)乙烷、4,4′-二胺基二環(huán)己基甲烷、4,4′-二胺基-3,3′-二甲基二環(huán)己基胺、1,3-二胺基環(huán)己烷、1,4-二胺基環(huán)己烷、異佛爾酮二胺、四氫二環(huán)戊二烯二胺、三環(huán)(6.2.1.02,7)-十一碳烯二甲基二胺、4,4′-亞甲基雙(環(huán)己基胺)、4,4′-二胺基二苯基甲烷、4,4′-二胺基二苯基乙烷、4,4′-二胺基二苯基砜、4,4′-二胺基苯甲醯苯胺、4,4′-二胺基二苯基醚、3,4′-二胺基二苯基醚、1,5-二胺基萘、5-胺基-1-(4′-胺基苯基)-1,3,3-三甲基氫茚、6-胺基-1-(4′-胺基苯基)-1,3,3-三甲基氫茚、六氫-4,7-甲橋伸氫茚基二亞甲基二胺、3,3′-二胺基二苯甲酮、3,4′-二胺基二苯甲酮、4,4′-二胺基二苯甲酮、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]砜、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(3-胺基苯氧基)苯、9,9-雙(4-胺基苯基)-10-氫蒽、9,10-雙(4-胺基苯基)蒽、2,7-二胺基茀、9,9-雙(4-胺基苯基)茀、4,4′-亞甲基-雙(2-氯苯胺)、4,4′-(對(duì)-伸苯基異亞丙基)雙苯胺、4,4′-(間-伸苯基異亞丙基)雙苯胺、2,2′-雙[4-(4-胺基-2-三氟甲基苯氧基)苯基]六氟丙烷、4,4′-雙[(4-胺基-2-三氟甲基)苯氧基]-八氟聯(lián)苯、5-[4-(4-正戊烷基環(huán)己基)環(huán)己基]苯基亞甲基-1,3-二胺基苯{5-[4-(4-n-pentylcyclohexyl)cyclohexyl]phenylmethylene-1,3-diaminobenzene}、1,1-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]-4-(4-乙基苯基)環(huán)己烷{1,1-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]-4-(4-ethylphenyl)cyclohexane}或下式(III-1)至式(III-25)所示的其他二胺化合物(a2-2):
在式(III-1)中,B16代表-O-、B17代表含甾基團(tuán)、三氟甲基、氟基、碳數(shù)為2至30的烷基或衍生自吡啶、嘧啶、三嗪、哌啶及哌嗪等含氮原子環(huán)狀結(jié)構(gòu)的一價(jià)基團(tuán)。
上式(III-1)所示的其他二胺化合物(a2-2)較佳為2,4-二胺基苯基甲酸乙酯(2,4-diaminophenyl ethyl formate)、3,5-二胺基苯基甲酸乙酯(3,5-diaminophenyl ethyl formate)、2,4-二胺基苯基甲酸丙酯(2,4-diaminophenyl propyl formate)、3,5-二胺基苯基甲酸丙酯(3,5-diaminophenyl propyl formate)、1-十二烷氧基-2,4-二胺基苯(1-dodecoxy-2,4-diaminobenzene)、1-十六烷氧基-2,4-二胺基苯(1-hexadecoxy-2,4-diaminobenzene)、1-十八烷氧基-2,4-二胺基苯(1-octadecoxy-2,4-diaminobenzene)或下式(III-1-1)至式(III-1-4)所示的其他二胺化合物(a2-2):
在式(III-2)中,B18代表-O-、B19及B20表示伸脂肪族環(huán)、伸芳香族環(huán)或伸雜環(huán)基團(tuán);B21代表碳數(shù)為3至18的烷基、碳數(shù)為3至18的烷氧基、碳數(shù)為1至5的氟烷基、碳數(shù)為1至5的氟烷氧基、氰基或鹵素原子。
上式(II-2)所示的其他二胺化合物(a2-2)較佳為如下式(III-2-1)至式(III-2-13)所示的二胺化合物:
在式(III-2-10)至式(III-2-13)中,s可代表3至12的整數(shù)。
在式(III-3)中,B22代表氫、碳數(shù)為1至5的醯基、碳數(shù)為1至5的烷基、碳數(shù)為1至5的烷氧基或鹵素,且每個(gè)重復(fù)單元中的B22可為相同或不同;B23為1至3的整數(shù)。
所述式(III-3)所示的二胺化合物較佳是選自于(1)B23為1:對(duì)-二胺苯、間-二胺苯、鄰-二胺苯或2,5-二胺甲苯等;(2)B23為2:4,4′-二胺基聯(lián)苯、2,2′-二甲基-4,4′-二胺基聯(lián)苯、3,3′-二甲基-4,4′-二胺基聯(lián)苯、3,3′-二甲氧基-4,4′-二胺基聯(lián)苯、2,2′-二氯-4,4′-二胺基聯(lián)苯、3,3′-二氯-4,4′-二胺基聯(lián)苯、2,2′,5,5′-四氯-4,4′-二胺基聯(lián)苯、2,2′-二氯-4,4′-二胺基-5,5′-二甲氧基聯(lián)苯或4,4′-二胺基-2,2′-雙(三氟甲基)聯(lián)苯等;(3)B23為3:1,4-雙(4′-胺基苯基)苯等,更佳是選自于對(duì)-二胺苯、2,5-二胺甲苯、4,4′-二胺基聯(lián)苯、3,3′-二甲氧基-4,4′-二胺基聯(lián)苯或1,4-雙(4′-胺基苯基)苯。
在式(III-4)中,B24代表2至12的整數(shù)。
在式(III-5)中,B25代表1至5的整數(shù)。該式(III-5)較佳的選自于4,4′-二胺基二苯基硫醚。
在式(III-6)中,B26及B28可為相同或不同,且分別代表二價(jià)有機(jī)基團(tuán),B27代表衍生自吡啶、嘧啶、三嗪、哌啶及哌嗪等含氮原子環(huán)狀結(jié)構(gòu)的二價(jià)基團(tuán)。
在式(III-7)中,B29、B30、B31及B32分別為相同或不同,且可代表碳數(shù)為1至12的烴基。B33代表1至3的整數(shù),且B34代表1至20的整數(shù)。
在式(III-8)中,B35代表-O-或伸環(huán)己烷基,B36代表-CH2-,B37代表伸苯基或伸環(huán)己烷基,B38代表氫或庚基。
所述式(III-8)所示的二胺化合物較佳為選自如下式(III-8-1)至式(III-8-2)所示的二胺化合物:
式(III-9)至式(III-25)所示的其他二胺化合物(a2-2)如下所示:
在式(III-17)至式(III-25)中,B39以碳數(shù)為1至10的烷基,或者碳數(shù)為1至10的烷氧基為較佳,而B40以氫原子、碳數(shù)為1至10的烷基或碳數(shù)為1至10的烷氧基為較佳。
所述其他二胺化合物(a2-2)較佳為包含但不限于1,2-二胺基乙烷、4,4′-二胺基二環(huán)己基甲烷、4,4′-二胺基二苯基甲烷、4,4′-二胺基二苯基醚、5-[4-(4-正戊烷基環(huán)己基)環(huán)己基]苯基亞甲基-1,3-二胺基苯、1,1-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]-4-(4-乙基苯基)環(huán)己烷、2,4-二胺基苯基甲酸乙酯、式(III-1-1)、式(III-1-2)、式(III-2-1)、式(III-2-11)、對(duì)-二胺苯、間-二胺苯、鄰-二胺苯或式(III-8-1)所表示的化合物。
基于所述二胺化合物(a2)的使用量為100摩爾,上述的其他二胺化合物(a2-2)的使用量通常為20摩爾至99摩爾,較佳為30摩爾至97摩爾,更佳為40摩爾至95摩爾。
根據(jù)本發(fā)明的聚醯胺酸聚合物的制備可為一般的方法,較佳地,該聚醯胺酸聚合物的制備方法包含以下步驟:將一包括四羧酸二酐化合物(a1)與二胺化合物(a2)的混合物溶于溶劑中,在0℃至100℃的溫度條件下進(jìn)行聚縮合反應(yīng)并反應(yīng)1小時(shí)至24小時(shí),接著再將上述的反應(yīng)溶液以蒸發(fā)器進(jìn)行減壓蒸餾,即可得到聚醯胺酸聚合物,或者將上述的反應(yīng)溶液倒入大量的貧溶劑中,得到一析出物,接著經(jīng)由減壓干燥方式將該析出物進(jìn)行干燥處理,即可得到聚醯胺酸聚合物。
較佳地,基于所述二胺化合物(a2)的使用量總摩爾數(shù)為100摩爾,所述四羧酸二酐化合物(a1)的使用量為20摩爾至200摩爾;更佳為30摩爾至120摩爾。
所述用于聚縮合反應(yīng)中的溶劑可與下述所述液晶配向劑中的溶劑相同或不同,且所述用于聚縮合反應(yīng)中的溶劑并無(wú)特別的限制,只要是可溶解反應(yīng)物與生成物即可。較佳地,該溶劑包含但不限于:(1)非質(zhì)子系極性溶劑,例如:N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidinone;NMP)、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、二甲基亞砜、γ-丁內(nèi)酯、四甲基尿素或六甲基磷酸三胺等的非質(zhì)子系極性溶劑;(2)酚系溶劑,例如:間-甲酚、二甲苯酚、酚或鹵化酚類等的酚系溶劑。
基于所述混合物的使用使用量為100重量份,所述用于聚縮合反應(yīng)中的溶劑的使用量較佳為200重量份至2000重量份,更佳為300重量份至1800重量份。
特別地,在該聚縮合反應(yīng)中,該溶劑可并用適量的貧溶劑,其中該貧溶劑不會(huì)造成該聚醯胺酸聚合物析出。該貧溶劑可以單獨(dú)一種使用或者混合多種使用,且其包含但不限于(1)醇類,例如:甲醇、乙醇、異丙醇、環(huán)己醇、乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇或三乙二醇等的醇類;(2)酮類,例如:丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環(huán)己酮等的酮類;(3)酯類,例如:醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、草酸二乙酯、丙二酸二乙酯或乙二醇乙基醚醋酸酯等的酯類;(4)醚類,例如:二乙基醚、乙二醇甲基醚、乙二醇乙基醚、乙二醇正丙基醚、乙二醇異丙基醚、乙二醇正丁基醚、乙二醇二甲基醚或二乙二醇二甲基醚等的醚類;(5)鹵化烴類,例如:二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,4-二氯丁烷、三氯乙烷、氯苯或鄰-二氯苯等的鹵化烴類;(6)烴類,例如:四氫呋喃、己烷、庚烷、辛烷、苯、甲苯或二甲苯等的烴類或上述溶劑的任意組合?;诙坊衔?a2)的使用量為100重量份,該貧溶劑的用量較佳為0重量份至60重量份,更佳為0重量份至50重量份。
根據(jù)本發(fā)明的聚醯亞胺聚合物的制備可為一般的方法,較佳地,該聚醯亞胺聚合物的制備方法是先將一混合物溶解于溶液中,其中混合物包含四羧酸二酐化合物(a1)與二胺化合物(a2),并進(jìn)行聚合反應(yīng),以形成聚醯胺酸聚合物。接著,在脫水劑及觸媒的存在下,進(jìn)一步加熱,并進(jìn)行脫水閉環(huán)反應(yīng),使得該聚醯胺酸聚合物中的醯胺酸官能基經(jīng)由脫水閉環(huán)反應(yīng)轉(zhuǎn)變成醯亞胺官能基(即醯亞胺化),而得到聚醯亞胺聚合物。
所述用于脫水閉環(huán)反應(yīng)中的溶劑可與下述所述液晶配向劑中的溶劑相同,故不另贅述?;诰埘蛋匪峋酆衔锏氖褂昧繛?00重量份,所述用于脫水閉環(huán)反應(yīng)中的溶劑的使用量較佳為200重量份至2000重量份,更佳為300重量份至1800重量份。
為獲得較佳的聚醯胺酸聚合物的醯亞胺化程度,所述脫水閉環(huán)反應(yīng)的操作溫度較佳為40℃至200℃,更佳為40℃至150℃。若該脫水閉環(huán)反應(yīng)的操作溫度低于40℃時(shí),醯亞胺化的反應(yīng)不完全,而降低該聚醯胺酸聚合物的醯亞胺化程度。然而,若脫水閉環(huán)反應(yīng)的操作溫度高于200℃時(shí),所得的聚醯亞胺聚合物的重量平均分子量偏低。
用于脫水閉環(huán)反應(yīng)中的脫水劑可選自于酸酐類化合物,其具體例如:醋酸酐、丙酸酐或三氟醋酸酐等的酸酐類化合物?;谠摼埘蛋匪峋酆衔餅?摩爾,所述脫水劑的使用量為0.01摩爾至20摩爾。該用于脫水閉環(huán)反應(yīng)中的觸媒可選自于(1)吡啶類化合物,例如:吡啶、三甲基吡啶或二甲基吡啶等的吡啶類化合物;(2)三級(jí)胺類化合物,例如:三乙基胺等的三級(jí)胺類化合物?;谒雒撍畡┑氖褂昧繛?摩爾,所述觸媒的使用量為0.5摩爾至10摩爾。
根據(jù)本發(fā)明的聚醯亞胺為嵌段共聚合物的較佳具體實(shí)施例為聚醯胺酸嵌段共聚合物、聚醯亞胺嵌段共聚合物、聚醯胺酸-聚醯亞胺嵌段共聚合物,或此等一組合。
根據(jù)本發(fā)明的聚醯亞胺為嵌段共聚合物的制備可為一般的方法,較佳地,所述聚醯亞胺為嵌段共聚合物的制備方法是先將一起始物溶解于溶劑中,并進(jìn)行聚縮合反應(yīng),其中所述起始物包括上述的至少一種聚醯胺酸聚合物及/或上述的至少一種聚醯亞胺聚合物,且可進(jìn)一步地包括四羧酸二酐化合物(a1)及二胺化合物(a2)。
所述起始物中的四羧酸二酐化合物(a1)與二胺化合物(a2)是與上述制備聚醯胺酸聚合物中所使用的四羧酸二酐化合物(a1)與二胺化合物(a2)相同,且所述用于聚縮合反應(yīng)中的溶劑可與下述該液晶配向劑中的溶劑相同,在此不另贅述。
基于所述起始物的使用量為100重量份,所述用于聚縮合反應(yīng)中的溶劑的使用量較佳為200重量份至2000重量份,更佳為300重量份至1800重量份。該聚縮合反應(yīng)的操作溫度較佳為0℃至200℃,更佳為0℃至100℃。
較佳地,所述起始物包含但不限于(1)二種末端基相異且結(jié)構(gòu)相異的聚醯胺酸聚合物;(2)二種末端基相異且結(jié)構(gòu)相異的聚醯亞胺聚合物;(3)末端基相異且結(jié)構(gòu)相異的聚醯胺酸聚合物及聚醯亞胺聚合物;(4)聚醯胺酸聚合物、四羧酸二酐組份及二胺組份,其中,所述四羧酸二酐組份及二胺組份之中的至少一種與形成聚醯胺酸聚合物所使用的四羧酸二酐組份及二胺組份的結(jié)構(gòu)相異;(5)聚醯亞胺聚合物、四羧酸二酐組份及二胺組份,其中,所述四羧酸二酐組份及二胺組份中的至少一種與形成聚醯亞胺聚合物所使用的四羧酸二酐組份及二胺組份的結(jié)構(gòu)相異;(6)聚醯胺酸聚合物、聚醯亞胺聚合物、四羧酸二酐組份及二胺組份,其中,該四羧酸二酐組份及二胺組份中的至少一種與形成聚醯胺酸聚合物或聚醯亞胺聚合物所使用的四羧酸二酐組份及二胺組份的結(jié)構(gòu)相異;(7)二種結(jié)構(gòu)相異的聚醯胺酸聚合物、四羧酸二酐組份及二胺組份;(8)二種結(jié)構(gòu)相異的聚醯亞胺聚合物、四羧酸二酐組份及二胺組份;(9)二種末端基為酸酐基且結(jié)構(gòu)相異的聚醯胺酸聚合物以及二胺組份;(10)二種末端基為胺基且結(jié)構(gòu)相異的聚醯胺酸聚合物以及四羧酸二酐組份;(11)二種末端基為酸酐基且結(jié)構(gòu)相異的聚醯亞胺聚合物以及二胺組份;(12)二種末端基為胺基且結(jié)構(gòu)相異的聚醯亞胺聚合物以及四羧酸二酐組份。
在不影響本發(fā)明的功效范圍內(nèi),較佳地,該聚醯胺酸聚合物、該聚醯亞胺聚合物以及該聚醯亞胺系嵌段共聚合物可以是先進(jìn)行分子量調(diào)節(jié)后的末端修飾型聚合物。通過(guò)使用末端修飾型的聚合物,可改善該液晶配向劑的涂布性能。制備該末端修飾型聚合物的方式可通過(guò)在該聚醯胺酸聚合物進(jìn)行聚縮合反應(yīng)的同時(shí),加入一單官能性化合物來(lái)制得,該單官能性化合物包含但不限于(1)一元酸酐,例如:馬來(lái)酸酐、鄰苯二甲酸酐、衣康酸酐、正癸基琥珀酸酐、正十二烷基琥珀酸酐、正十四烷基琥珀酸酐或正十六烷基琥珀酸酐等之一元酸酐;(2)單胺化合物,例如:苯胺、環(huán)己胺、正丁胺、正戊胺、正己胺、正庚胺、正辛胺、正壬胺、正癸胺、正十一烷胺、正十二烷胺、正十三烷胺、正十四烷胺、正十五烷胺、正十六烷胺、正十七烷胺、正十八烷胺或正二十烷胺等之單胺化合物;(3)單異氰酸酯化合物,例如:異氰酸苯酯或異氰酸萘基酯等的單異氰酸酯化合物。
根據(jù)本發(fā)明的含環(huán)氧基的聚硅氧烷(B),其中,該環(huán)氧基包括由式(1)、式(2)及式(3)所示的官能基的至少一種;
式(1)中,B表示氧原子或單鍵;f表示1至3的整數(shù);及g表示0至6的整數(shù),其中當(dāng)g表示0時(shí),B為單鍵;
式(2)中,h表示0至6的整數(shù);
式(3)中,D表示碳數(shù)為2至6的伸烷基;及E表示氫原子或碳數(shù)為1至6的烷基。
所述含環(huán)氧基的聚硅氧烷(B)可由含環(huán)氧基的硅烷化合物(b-1)自行聚縮合而成;或者由含環(huán)氧基的硅烷化合物(b-1)與其他硅烷化合物(b-2)共聚縮合(copolycondensation)而成。
本發(fā)明的含環(huán)氧基的硅烷化合物(b-1)所具有的含環(huán)氧基的基團(tuán)例如是縮水甘油基(glycidyl group)、縮水甘油醚基(glycidyloxy group)、環(huán)氧環(huán)己基(epoxycyclohexyl group)或環(huán)氧丙烷基(oxetanyl group)。
具體而言,含環(huán)氧基的基團(tuán)可包括由式(1)表示的基、由式(2)表示的基以及由式(3)表示的基中的至少一種。
含環(huán)氧基的基團(tuán)較佳為包括由式(1-1)表示的基、由式(2-1)表示的基以及由式(3-1)表示的基中的至少一種。
所述含環(huán)氧基的硅烷化合物(b-1)的具體實(shí)施例是指可包含但不限于3-(N,N-二縮水甘油基)胺基丙基三甲氧基硅烷、3-(N-烯丙基N-縮水甘油基)胺基丙基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油醚基丙基三乙氧基硅烷、3-縮水甘油醚基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-縮水甘油醚基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-縮水甘油醚基丙基二甲基甲氧基硅烷、3-縮水甘油醚基丙基二甲基乙氧基硅烷、2-縮水甘油醚基乙基三甲氧基硅烷、2-縮水甘油醚基乙基三乙氧基硅烷、2-縮水甘油醚基乙基甲基二甲氧基硅烷、2-縮水甘油醚基乙基甲基二乙氧基硅烷、2-縮水甘油醚基乙基二甲基甲氧基硅烷、2-縮水甘油醚基乙基二甲基乙氧基硅烷、4-縮水甘油醚基丁基三甲氧基硅烷、4-縮水甘油醚基丁基三乙氧基硅烷、4-縮水甘油醚基丁基甲基二甲氧基硅烷、4-縮水甘油醚基丁基甲基二乙氧基硅烷、4-縮水甘油醚基丁基二甲基甲氧基硅烷、4-縮水甘油醚基丁基二甲基乙氧基硅烷、2-(3,4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三乙氧基硅烷、3-(3,4-環(huán)氧環(huán)己基)丙基三甲氧基硅烷、3-(3,4-環(huán)氧環(huán)己基)丙基三乙氧基硅烷、[(3-乙基-3-環(huán)氧丙烷基)甲氧基]丙基三甲氧基硅烷、[(3-乙基-3-環(huán)氧丙烷基)甲氧基]丙基三乙氧基硅烷、[(3-乙基-3-環(huán)氧丙烷基)甲氧基]丙基甲基二甲氧基硅烷或[(3-乙基-3-環(huán)氧丙烷基)甲氧基]丙烷二甲基甲氧基硅烷或上述化合物的組合。
所述含環(huán)氧基的硅烷化合物(b-1)的具體實(shí)施例較佳為包括3-縮水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷、2-縮水甘油醚基乙基三甲氧基硅烷、4-縮水甘油醚基丁基三甲氧基硅烷、2-(3,4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三乙氧基硅烷、[(3-乙基-3-環(huán)氧丙烷基)甲氧基]丙基三甲氧基硅烷、[(3-乙基-3-環(huán)氧丙烷基)甲氧基]丙基三乙氧基硅烷或上述化合物的組合。
基于所述含環(huán)氧基的硅烷化合物(b-1)及其他硅烷化合物(b-2)的合計(jì)使用量為1.00摩爾,所述含環(huán)氧基的硅烷化合物(b-1)的使用量為0.20至1.00摩爾;較佳為0.30至0.95摩爾;更佳為0.40至0.90摩爾。
根據(jù)本發(fā)明的其他硅烷化合物(b-2)例如是具有1個(gè)硅原子的化合物。具有1個(gè)硅原子的化合物包括具有4個(gè)水解性基團(tuán)的硅烷化合物、具有3個(gè)水解性基團(tuán)的硅烷化合物、具有2個(gè)水解性基團(tuán)的硅烷化合物、具有1個(gè)水解性基團(tuán)的硅烷化合物或其組合。
所述具有4個(gè)水解性基團(tuán)的硅烷化合物的具體例包括四氯硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四正丙氧基硅烷、四異丙氧基硅烷、四正丁氧基硅烷、四第二丁氧基硅烷或上述化合物的組合。
所述具有3個(gè)水解性基團(tuán)的硅烷化合物的具體例包括三氯硅烷、三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、氟三氯硅烷、氟三甲氧基硅烷、氟三乙氧基硅烷、甲基三氯硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、2-(三氟甲基)乙基三氯硅烷、2-(三氟甲基)乙基三甲氧基硅烷、2-(三氟甲基)乙基三乙氧基硅烷、羥甲基三氯硅烷、羥甲基三甲氧基硅烷、羥乙基三甲氧基硅烷、巰甲基三氯硅烷、3-巰丙基三氯硅烷、巰甲基三甲氧基硅烷、巰甲基三乙氧基硅烷、3-巰丙基三甲氧基硅烷、3-巰丙基三乙氧基硅烷、苯基三氯硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷或上述化合物的組合。
所述具有2個(gè)水解性基團(tuán)的硅烷化合物的具體例包括甲基二氯硅烷、甲基二甲氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷、二甲基二氯硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、甲基[2-(全氟正辛基)乙基]二氯硅烷、甲基[2-(全氟正辛基)乙基]二甲氧基硅烷、3-巰丙基甲基二氯硅烷、3-巰丙基甲基二甲氧基硅烷、二苯基二氯硅烷、二苯基二甲氧基硅烷或上述化合物的組合。
所述具有1個(gè)水解性基團(tuán)的硅烷化合物的具體例包括氯二甲基硅烷、甲氧基二甲基硅烷、氯三甲基硅烷、溴三甲基硅烷、碘三甲基硅烷、甲氧基三甲基硅烷、氯甲基二苯基硅烷、甲氧基甲基二苯基硅烷或上述化合物的組合。
本發(fā)明的其他硅烷化合物(b-2)的市售商品的具體實(shí)施例可列舉KC-89、KC-89S、X-21-3153、X-21-5841、X-21-5842、X-21-5843、X-21-5844、X-21-5845、X-21-5846、X-21-5847、X-21-5848、X-22-160AS、X-22-170B、X-22-170BX、X-22-170D、X-22-170DX、X-22-176B、X-22-176D、X-22-176DX、X-22-176F、X-40-2308、X-40-2651、X-40-2655A、X-40-2671、X-40-2672、X-40-9220、X-40-9225、X-40-9227、X-40-9246、X-40-9247、X-40-9250、X-40-9323、X-41-1053、X-41-1056、X-41-1805、X-41-1810、KF6001、KF6002、KF6003、KR212、KR-213、KR-217、KR220L、KR242A、KR271、KR282、KR300、KR311、KR401N、KR500、KR510、KR5206、KR5230、KR5235、KR9218、KR9706(信越化學(xué)制);玻璃樹脂(GLASS RESIN,昭和電工制);SH804、SH805、SH806A、SH840、SR2400、SR2402、SR2405、SR2406、SR2410、SR2411、SR2416、SR2420(東麗道康寧制);FZ3711、FZ3722(NUC制);DMS-S12、DMS-S15、DMS-S21、DMS-S27、DMS-S31、DMS-S32、DMS-S33、DMS-S35、DMS-S38、DMS-S42、DMS-S45、DMS-S51、DMS-227、PSD-0332、PDS-1615、PDS-9931、XMS-5025(JNC制);MS51、MS56(三菱化學(xué)制);以及GR100、GR650、GR908、GR950(昭和電工制)等的部分縮合物。
所述其他硅烷化合物(b-2)較佳為四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、3-巰丙基三甲氧基硅烷、3-巰丙基三乙氧基硅烷、巰甲基三甲氧基硅烷、巰甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷或上述化合物的組合。
基于含環(huán)氧基的硅烷化合物(b-1)及其他硅烷化合物(b-2)的合計(jì)使用量為1.00摩爾,其他硅烷化合物(b-2)的使用量為0至0.80摩爾;較佳為0.05至0.70摩爾;更佳為0.10至0.60摩爾。
根據(jù)本發(fā)明的形成含環(huán)氧基的聚硅氧烷(B)的聚縮合反應(yīng)可使用一般的方法,例如,在上述硅烷化合物或其混合物中添加有機(jī)溶劑、水或選擇性地進(jìn)一步添加觸媒,接著利用油浴等進(jìn)行50℃至150℃的加熱,較佳加熱時(shí)間為0.5小時(shí)至120小時(shí)。加熱中,可將混合液進(jìn)行攪拌,也可以置于回流條件下。另外,在加熱攪拌的過(guò)程中,必要時(shí),亦可通過(guò)蒸餾方式除去水解副產(chǎn)物(例如甲醇、乙醇等醇類)以及縮合副產(chǎn)物(例如水)。
上述有機(jī)溶劑并沒有特別限制,可與本發(fā)明中所含的溶劑(C)為相同或不同。
該有機(jī)溶劑的具體實(shí)施例包括甲苯、二甲苯等的烴類化合物;甲基乙基酮、甲基異丁基酮、甲基正戊基酮、二乙基酮、環(huán)己酮等的酮類化合物;醋酸乙酯、醋酸正丁酯、醋酸異戊酯、丙二醇單甲基醚醋酸酯、醋酸-3-甲氧基丁酯、乳酸乙基等的酯類化合物;乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、四氫呋喃、二惡烷(dioxane)等的醚類化合物;1-己醇、4-甲基2-戊醇、乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚、乙二醇單正丙基醚、乙二醇單正丁基醚、丙二醇單甲基醚、丙二醇單乙基醚、丙二醇單正丙基醚等的醇類化合物,或上述有機(jī)溶劑的組合。
上述有機(jī)溶劑可單獨(dú)使用或組合多種來(lái)使用。
基于所有硅烷化合物為100重量份,有機(jī)溶劑的使用量較佳為10重量份至1200重量份,更佳為30重量份至1000重量份。
基于所有硅烷化合物的水解性基團(tuán)為1摩爾,水的使用量較佳為0.5摩爾至100摩爾,更佳為1摩爾至30摩爾。
該觸媒?jīng)]有特別的限制,較佳地,該觸媒是選自于酸、堿金屬化合物、有機(jī)堿、鈦化合物、鋯化合物,或其組合。
酸的具體實(shí)施例包括鹽酸、硝酸、硫酸、氟酸、草酸、磷酸、醋酸、三氟醋酸、蟻酸、多元羧酸、多元酸酐,或其組合。
堿金屬化合物的具體實(shí)施例包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、甲醇鈉、甲醇鉀、乙醇鈉、乙醇鉀或其組合。
啶(pyrrolidine)、吡咯(pyrrole)等的一級(jí)或二級(jí)的有機(jī)胺;三乙胺、三正丙胺、三正丁胺、吡啶(pyridine)、4-二甲胺基吡啶、二氮雜二環(huán)十一烯(diazabicycloundecene)等的三級(jí)有機(jī)胺;四甲基氫氧化銨等的四級(jí)有機(jī)胺等或上述化合物的組合。
所述觸媒的使用量根據(jù)種類、溫度等反應(yīng)條件等而異,并可適當(dāng)?shù)卦O(shè)定,例如基于所有硅烷化合物為1摩爾,所述觸媒的添加量為0.01摩爾至5摩爾,較佳為0.03摩爾至3摩爾,更佳為0.05摩爾至1摩爾。
基于安定性觀點(diǎn),待聚縮合反應(yīng)結(jié)束后,較佳為將從反應(yīng)液中分餾的有機(jī)溶劑層以水清洗。進(jìn)行該清洗時(shí),較佳為使用包含少量鹽的水,例如0.2重量%左右的硝酸銨水溶液等進(jìn)行清洗。清洗可進(jìn)行至清洗后的水層成為中性為止,然后將有機(jī)溶劑層視需要以無(wú)水硫酸鈣、分子篩(molecular sieves)等干燥劑進(jìn)行干燥后,去除有機(jī)溶劑,即可獲得含環(huán)氧基的聚硅氧烷(B)。
本發(fā)明的含環(huán)氧基的聚硅氧烷(B),根據(jù)凝膠滲透色層分析法所測(cè)得經(jīng)聚苯乙烯換算的重量平均分子量為1000至10000,較佳為1200至8000,更佳為1500至5000。當(dāng)含環(huán)氧基的聚硅氧烷(B)的重量平均分子量在上述范圍內(nèi)時(shí),所制得的液晶配向膜具有低殘屑的優(yōu)點(diǎn)。
基于聚合物(A)的使用量為100重量份,所述含環(huán)氧基的聚硅氧烷(B)的使用量為1至10重量份,較佳為2至9重量份,且更佳為3至8重量份。當(dāng)液晶配向劑無(wú)使用二胺化合物(a2-1)及環(huán)氧基的聚硅氧烷(B)時(shí),則液晶配向膜有高殘屑的缺點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的溶劑(C)的較佳具體實(shí)施例為N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁內(nèi)酯、γ-丁內(nèi)醯胺、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、乙二醇單甲基醚、乳酸丁酯、乙酸丁酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、乙二醇甲基醚、乙二醇乙基醚、乙二醇正丙基醚、乙二醇異丙基醚、乙二醇正丁基醚、乙二醇二甲基醚、乙二醇乙基醚乙酸酯、二甘醇二甲基醚、二甘醇二乙基醚、二甘醇單甲基醚、二甘醇單乙基醚、二甘醇單甲基醚乙酸酯、二甘醇單乙基醚乙酸酯、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺。該溶劑可以單獨(dú)一種使用或者混合多種使用。
根據(jù)本發(fā)明的所述液晶配向劑,其中,基于所述聚合物(A)的使用量為100重量份,所述溶劑(C)的使用量為自500至3000重量份;較佳為800至2500重量份;更佳為1000至2000重量份。
在不影響本發(fā)明的功效范圍內(nèi),根據(jù)本發(fā)明的液晶配向劑較佳是包含一添加劑(D)。所述添加劑(D)較佳具有至少2個(gè)環(huán)氧基的化合物或具有官能性基團(tuán)的硅烷化合物等。所述添加劑(D)的作用是用來(lái)提高所述液晶配向膜與基板表面的附著性。所述添加劑(D)可以單獨(dú)一種使用或者混合多種使用。
所述具有至少2個(gè)環(huán)氧基的化合物包含但不限于乙二醇二環(huán)氧丙基醚、聚乙二醇二環(huán)氧丙基醚、丙二醇二環(huán)氧丙基醚、三丙二醇二環(huán)氧丙基醚、聚丙二醇二環(huán)氧丙基醚、新戊二醇二環(huán)氧丙基醚、1,6-己二醇二環(huán)氧丙基醚、丙三醇二環(huán)氧丙基醚、2,2-二溴新戊二醇二環(huán)氧丙基醚、1,3,5,6-四環(huán)氧丙基-2,4-己二醇、N,N,N′,N′-四環(huán)氧丙基-間-二甲苯二胺、1,3-雙(N,N-二環(huán)氧丙基胺基甲基)環(huán)己烷、N,N,N′,N′-四環(huán)氧丙基-4,4′-二胺基二苯基甲烷、3-(N-烯丙基-N-環(huán)氧丙基)胺基丙基三甲氧基硅烷、3-(N,N-二環(huán)氧丙基)胺基丙基三甲氧基硅烷等。
基于聚合物(A)的使用量為100重量份,所述具有至少2個(gè)環(huán)氧基的化合物的使用量一般為40重量份以下,較佳為0.1重量份至30重量份。
所述具有官能性基團(tuán)的硅烷化合物包含但不限于3-胺基丙基三甲氧基硅烷、3-胺基丙基三乙氧基硅烷、2-胺基丙基三甲氧基硅烷、2-胺基丙基三乙氧基硅烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-脲基丙基三甲氧基硅烷(3-ureidopropyltrimethoxysilane)、3-脲基丙基三乙氧基硅烷、N-乙氧基羰基-3-胺基丙基三甲氧基硅烷、N-乙氧基羰基-3-胺基丙基三乙氧基硅烷、N-三乙氧基硅烷基丙基三伸乙三胺、N-三甲氧基硅烷基丙基三伸乙三胺、10-三甲氧基硅烷基-1,4,7-三吖癸烷、10-三乙氧基硅烷基-1,4,7-三吖癸烷、9-三甲氧基硅烷基-3,6-二吖壬基醋酸酯、9-三乙氧基硅烷基-3,6-二吖壬基醋酸酯、N-苯甲基-3-胺基丙基三甲氧基硅烷、N-苯甲基-3-胺基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-3-胺基丙基三乙氧基硅烷、N-雙(氧化乙烯)-3-胺基丙基三甲氧基硅烷、N-雙(氧化乙烯)-3-胺基丙基三乙氧基硅烷等。
基于聚合物(A)的使用量為100重量份,所述具有官能性基團(tuán)的硅烷化合物的使用量一般為0至10重量份,較佳為0.5重量份至10重量份。
所述液晶配向劑的制備方法并無(wú)特別的限制,可采用一般的混合方法,如先將四羧酸二酐化合物(a1)及二胺化合物(a2)混合均勻,以反應(yīng)形成一聚合物(A)。接著,將聚合物(A)和含環(huán)氧基的聚硅氧烷(B)在溫度為0℃至200℃的條件下加入溶劑(C),并可選擇性地添加添加劑(D),以攪拌裝置持續(xù)攪拌至溶解即可。較佳地,在20℃至60℃的溫度下,將該溶劑(C)添加至該聚合物組成物中。
較佳地,基于該聚合物(A)的總使用量為100重量份,該添加劑(D)的使用量為0.5重量份至50重量份;更佳地,該添加劑的使用量為1重量份至45重量份。
本發(fā)明還提供一種液晶配向膜的制造方法,其包含使用前述的液晶配向劑施予一基板上。
本發(fā)明亦提供一種液晶配向膜,其是由前述的液晶配向劑所制造。
較佳地,該液晶配向膜的形成方式包含的步驟為:將上述的液晶配向劑利用輥涂布法、旋轉(zhuǎn)涂布法、印刷法、噴墨法(ink-iet)等方法,涂布在一基材之表面上,形成一預(yù)涂層,接著將該預(yù)涂層經(jīng)過(guò)預(yù)先加熱處理(pre-bake treatment)、后加熱處理(post-bake treatment)及配向處理(alignment treatment)而制得。
該預(yù)先加熱處理的目的在于使該預(yù)涂層中的有機(jī)溶劑揮發(fā)。較佳地,該預(yù)先加熱處理的操作溫度范圍為30℃至120℃,更佳地為40℃至110℃,又更佳地為50℃至100℃。
該配向處理并無(wú)特別的限制,可采用尼龍、人造絲、棉類等纖維所做成的布料纏繞在滾筒上,以一定方向磨擦進(jìn)行配向。上述配向處理為所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所周知,因此不再多加贅述。
后加熱處理步驟目的在于使該預(yù)涂層中的聚合物再進(jìn)一步進(jìn)行脫水閉環(huán)(醯亞胺化)反應(yīng)。較佳地,所述后加熱處理的操作溫度范圍為150℃至300℃,又較佳地為180℃至280℃,更佳地為200℃至250℃。
本發(fā)明又提供一種液晶顯示元件,其包含前述的液晶配向膜。
所述液晶顯示元件的制作方式為所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所周知,因此,以下僅簡(jiǎn)單地進(jìn)行陳述。
參見圖1,本發(fā)明液晶顯示元件的較佳實(shí)施例是包含一第一單元110、一第二單元120及一液晶單元130,其中第二單元120與第一單元110間隔相對(duì),且液晶單元130是設(shè)置在該第一單元110與第二單元120之間。
所述第一單元110包括一第一基板112、一電極114及一第一液晶配向膜116,其中電極114以櫛齒型圖案化的方式形成于所述第一基板112的表面,且第一液晶配向膜116形成在該電極114的表面。
所述第二單元120包括一第二基板122及一第二液晶配向膜126,其中第二液晶配向膜126形成在該第二基板122的表面。
所述第一基板112與第二基板122是選自于一透明材料等,其中,所述透明材料包含但不限于用于液晶顯示裝置的無(wú)堿玻璃、鈉鈣玻璃、硬質(zhì)玻璃(派勒斯玻璃)、石英玻璃、聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯、聚丁烯對(duì)苯二甲酸酯、聚醚砜、聚碳酸酯等。所述電極114的材質(zhì)是選自于氧化錫(SnO2)、氧化銦-氧化錫(In2O3-SnO2)等的透明電極;或鉻等金屬電極。
所述第一液晶配向膜116及第二液晶配向膜126分別為上述的液晶配向膜,其作用在于使該液晶單元130形成一預(yù)傾角,且該液晶單元130可被該電極114產(chǎn)生的平行電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)。
所述液晶單元130所使用的液晶可單獨(dú)或混合多種使用,所述液晶包含但不限于二胺基苯類液晶、噠嗪(pyridazine)類液晶、希夫氏堿(shiff base)類液晶、氧化偶氮基(azoxy)類液晶、苯基環(huán)己烷類液晶、聯(lián)苯(biphenyl)類液晶、苯基環(huán)己烷(phenylcyclohexane)類液晶、酯(ester)類液晶、三聯(lián)苯(terphenyl)、聯(lián)苯環(huán)己烷(biphenylcyclohexane)類液晶、嘧啶(pyrimidine)類液晶、二氧六環(huán)(dioxane)類液晶、雙環(huán)辛烷(bicyclooctane)類液晶、立方烷(cubane)類液晶等,且可視需求再添加如氯化膽固醇(cholesteryl chloride)、膽固醇壬酸酯(cholesteryl nonanoate)、膽固醇碳酸酯(cholesteryl carbonate)等的膽固醇型液晶,或是以商品名為“C-15”、“CB-15”(默克公司制造)的對(duì)掌(chiral)劑等,或者對(duì)癸氧基苯亞甲基-對(duì)胺基-2-甲基丁基肉桂酸酯等強(qiáng)誘電性(ferroelectric)類液晶。
本發(fā)明的液晶配向劑所制作的液晶顯示元件適用于各式向列液晶,如TN、STN、TFT、VA、IPS等的液晶顯示元件。此外,根據(jù)所選擇的液晶,亦可使用于強(qiáng)誘電性或反強(qiáng)誘電性等不同的液晶顯示元件。上述液晶顯示元件中,特別適用于IPS型的液晶顯示元件。
茲以下列實(shí)例予以詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明,但并不意味本發(fā)明僅局限于此等實(shí)例所揭示的內(nèi)容。
【聚合物(A)的制備】
(合成例A-1-1)
在一容積500毫升的四頸錐瓶上設(shè)置氮?dú)馊肟?、攪拌器、冷凝管及溫度?jì),并導(dǎo)入氮?dú)?,加入進(jìn)料組成物包括:1.42克的式(I-2)所示的化合物(以下簡(jiǎn)稱a2-1-1)、4.86克的對(duì)-二胺苯(以下簡(jiǎn)稱a2-2-1)及80克的N-甲基-2-吡咯烷酮(以下簡(jiǎn)稱NMP),在室溫下攪拌至溶解,再加入10.9克的苯均四羧酸二酐(以下簡(jiǎn)稱a1-1)及20克的NMP,在室溫下反應(yīng)2小時(shí),反應(yīng)結(jié)束后,將反應(yīng)液倒入1500毫升水中將聚合物析出,過(guò)濾所得的聚合物重復(fù)以甲醇清洗及過(guò)濾三次,置入真空烘箱中,以溫度60℃進(jìn)行干燥后,即可得聚合物(A-1-1)。
(合成例A-1-2至A-1-12)
合成例A-1-2至A-1-12是以與合成例A-1-1相同的步驟來(lái)制備該聚合物,不同的地方在于:改變四羧酸二酐化合物或二胺化合物的種類及其使用量,如表1所示。(合成例A-2-1)
在一容積500毫升的四頸錐瓶上設(shè)置氮?dú)馊肟?、攪拌器、冷凝管及溫度?jì),并導(dǎo)入氮?dú)?,加入進(jìn)料組成物包括:1.42克的式(I-2)所示的化合物(以下簡(jiǎn)稱a2-1-1)、4.86克的對(duì)-二胺苯(以下簡(jiǎn)稱a2-2-1)及80克的N-甲基-2-吡咯烷酮(以下簡(jiǎn)稱NMP),在室溫下攪拌至溶解,再加入10.9克的苯均四羧酸二酐(以下簡(jiǎn)稱a1-1)及20克的NMP。在室溫下反應(yīng)6小時(shí)后,加入97克的NMP、2.55克的醋酸酐及19.75克的吡啶,升溫至60℃,且持續(xù)攪拌2小時(shí),以進(jìn)行醯亞胺化反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后,將反應(yīng)液倒入1500毫升水中將聚合物析出,過(guò)濾所得的聚合物重復(fù)以甲醇清洗及過(guò)濾三次,置入真空烘箱中,以溫度60℃進(jìn)行干燥后,即可得聚合物(A-2-1)。
(合成例A-2-2)
合成例A-2-2是以與合成例A-2-1相同的步驟來(lái)制備該聚合物,不同的地方在于:改變四羧酸二酐化合物、二胺化合物、脫水劑或觸媒的種類及其使用量,如表1所示。
a2-2-1對(duì)-二胺苯
a2-2-2 4,4′-二胺基二苯基甲烷
a2-2-3 4,4′-二胺基二苯基醚
a2-2-4 1,4-雙(4-胺基苯基)-1,4-哌嗪
【含環(huán)氧基的聚硅氧烷(B)的制備】
(合成例B-1)
在容積500毫升的三頸燒瓶上設(shè)置攪拌器、冷凝管及溫度計(jì)。然后,在三頸燒瓶中,加入1.00摩爾的2-(3,4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷(以下簡(jiǎn)稱為ECETS)、2000克的甲基異丁基酮(以下簡(jiǎn)稱MIBK)、500克的丙二醇單甲基醚(以下簡(jiǎn)稱PGME)以及20克的三乙胺(Triethylamine,以下簡(jiǎn)稱為TEA),并在室溫下一邊攪拌一邊于30分鐘內(nèi)滴加180克的去離子水。接著,將三頸燒瓶浸漬于30℃的油浴中并攪拌30分鐘后,于30分鐘內(nèi)將油浴升溫至95℃,待溶液的內(nèi)溫達(dá)到80℃時(shí),持續(xù)攪拌進(jìn)行聚縮合反應(yīng)3小時(shí)。待反應(yīng)結(jié)束后,取出有機(jī)層,以0.2重量%的硝酸銨水溶液清洗有機(jī)層直到洗凈之后的水變成中性,即可獲得聚硅氧烷(B-1)。
(合成例B-2至B-7及B′-1)
合成例B-2至B-7及B′-1是以與合成例B-1相同的步驟來(lái)制備該聚合物,不同的地方在于:改變含環(huán)氧基的硅烷化合物、其他硅烷化合物、溶劑或觸媒的種類及其使用量、反應(yīng)溫度及聚縮合時(shí)間,如表2所示。
表2:
GETMS 2-縮水甘油醚基乙基三甲氧基硅烷
GBTMS 4-縮水甘油醚基丁基三甲氧基硅烷
ECETS 2-(3,4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷
ECEES 2-(3,4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三乙氧基硅烷
OXTMS [(3-乙基-3-環(huán)氧丙烷基)甲氧基]丙基三甲氧基硅烷
OXTES [(3-乙基-3-環(huán)氧丙烷基)甲氧基]丙基三乙氧基硅烷
MTMS 甲基三甲氧基硅烷
DMDMS 二甲基二甲氧基硅烷
PTMS 苯基三甲氧基硅烷
PTES 苯基三乙氧基硅烷
PGME 丙二醇單甲基醚
MIBK 甲基異丁基酮
TEA 三乙胺
【液晶配向劑、液晶配向膜及液晶顯示元件的制備】
(實(shí)施例1)
稱取100重量份的聚合物(A-1-1)及3重量份的含環(huán)氧基的聚硅氧烷(B-1)加入800重量份的N-甲基-2-吡咯烷酮(以下簡(jiǎn)稱C-1)及800重量份的乙二醇正丁基醚(以下簡(jiǎn)稱C-2)中,于室溫下攪拌混合形成一液晶配向劑。
將該液晶配向劑進(jìn)行各檢測(cè)項(xiàng)目評(píng)價(jià),所得結(jié)果如表3所示。
(實(shí)施例2至15及比較例1至8)
實(shí)施例2至15及比較例1至8是以與實(shí)施例1相同的步驟來(lái)制備該液晶配向劑,不同的地方在于:改變聚合物、溶劑及添加劑的種類及其使用量,如表3及4所示。將該等液晶配向劑進(jìn)行各檢測(cè)項(xiàng)目評(píng)價(jià),所得結(jié)果如表3及4所示。
表4:
表3及表4中:
B′-2 重量平均分子量為20000的烷氧基末端的聚硅氧烷(GE東芝有機(jī)硅公司制造,商品名為XR31-B2733)
C-1 N-甲基-2-吡咯烷酮
C-2 乙二醇正丁基醚
C-3 N,N-二甲基乙醯胺
C-4 γ-丁內(nèi)酯
D-1 N,N,N’,N’-四環(huán)氧丙基-4,4’-二胺基二苯基甲烷
D-2 1,3-雙(N,N-二環(huán)氧丙基胺基甲基)環(huán)己烷
D-3 3-胺基丙基三乙氧基硅烷
D-4 2-縮水甘油醚基乙基三甲氧基硅烷
【檢測(cè)項(xiàng)目】
(殘屑)
將實(shí)施例1至15及比較例1至8的液晶配向劑以旋轉(zhuǎn)涂布的方式,涂布在一具有ITO電極的玻璃基板上。然后,在加熱板上以80℃預(yù)烤2分鐘,并于循環(huán)烘箱中以230℃后烤15分鐘后,可得一液晶配向膜。接著,使用毛布在該液晶配向膜上進(jìn)行摩擦處理,其條件如下所述:
滾輪直徑:120mm
轉(zhuǎn)數(shù):1000rpm
移動(dòng)速度:20mm/s
押入量:0.6mm
在摩擦處理后,使用顯微鏡于倍率5倍下觀察液晶配向膜的表面狀態(tài),其評(píng)價(jià)方式如下:
◎:無(wú)出現(xiàn)殘屑
○:有些許殘屑
Δ:有明顯殘屑
×:有大量殘屑
上述實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效,而非限制本發(fā)明。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)上述實(shí)施例所做的修改及變化仍不違背本發(fā)明的精神。