Brevet FR2551082A1 — publié le 19850301

La presente invention concerne les matériaux à base ae cristaux liquides et, plus précisementv des materiaux ä base de cristaux liquides qui peuvent être utilises en tant qu'element utile dans les dispositifs électro-optiques, à titre de solvants anisotropes pour la spectroscopie5 à titre de phase liquide dans la chromatographie gaz-liquide. L'une des caractéristiques les plus importantes d'un matériau à base de cristaux liquides est l'intervalle de tem- pêrature de 11 existence de la mésophase limitée par le passage à l'état de cristaux veritables â basse température et par le passage à l'état de liquide isotrope ordinaire à haute tempe- rature. Les matériaux à base de cristaux liquides sont des mé- langes de plusieurs composés individuels. L'intervalle de tem- pérature de la mésophase de ces mélanges est déterminé par les propriétés des constituants entrant dans la composition des nié- langes ainsi que par leur nombre. L'augmentation du nombre de constituants conduit a un élargissement de l'intervalle de température de la mésophase. Toutefois, la production des mélanges à plusieurs constituants est tres compliquée Les températures de transition des phases ae principaux mélanges perspectifs qui peuvent être utilisés pour obtention des matériaux à base de cristaux liquides sont données dans le tableau I. (Proceeging, "10 Freiburger ALbeit- stagung Flüssigekristalle", March, 1980). TABLEAU I NN Formule du compose Teneur en Température entrant dans le maté- composë, 53 c riau à base de crist. en poids de d'éclair liquides fusion cisse ment i CI; c 3-7 -Oo- çt; 15 C C'T oe 52 C +p6 C7v-15 4 - > C 33 2 + > Ci Ct. C53 zonez Ci 41 3 +50 C7M15 + > C' 3 S C3-7 {MOo CF: 32 c511cooff-o C 42 +? +19 C7F1 00 4 WY 26 4 C,u7 2- COOGO eCjT5 23 cH9 e CCÇ 0z 95 38 +15 C5':'11 5 cccX cc n 39 On connaît également un matériau à base ùe cristaux liquides présentant un mélange de 70 % en poids d'acide 4-nbutyl-trans-cyclohexanecarboxylique et de 30 % en poids dtacide 4-n-hexyl-trans-cyclohexanecarboxylique ayant une phase nématique de -15 OC jusqu'à +95 OC (G.W. Gray, D.G.McDonnel, 7 Congrès International de cristaux liquides, Bordeaux, 1978, Abstr. A02). Les inconvénients essentiels des matériaux indiqués tiennent à un intervalle de température étroit de l'état de cristaux liquides ae la mésophase et une haute température de fusion ce qui limite leur utilisation, en particulier dans le domaine des basses températures. Le but de l'invention consistait à créer un matériau A base de cristaux liquides possédant un large intervalle de température de l'existence de la phase nématique et une basse température de fusion ce qui permettrait d'élargir le domaine de son utilisation. On a atteint l'objectif visé en créant un matériau à base de cristaux liquides contenant, suivant l'invention, au moins deux acides 4-n-alcoyl-trans-cyclohexanecarboxyliques de formule générale dans laquelle n = 4 - 6, Les constituants alors utilisés étant, en % en poids, les suivants 31-65 d'acide 4-n-butyl-trans-cyclohexanecarboxylique, 14-33 d'acide 4-n-amyl-trans-cyclohexanecarboxylique, ou/et 30-60 d t acide 4-n-hexyl -trans-cycl ohexanecarboxylique . -Comme variante du matériau on peut indiquer un matériau à base de cristaux liquides qui dans le but d'abaisser la température de fusion et d'élever l'anisotropie de la constante diélectrique,oontient en plus le 4-n-alcoyl-trans-cyclohexanecarbonitrile de formule générale dans laquelle n = 2 - 8. La quantité de nitrile indiqué peut être comprise aans les limites entre 2 et 25 % en poids. Suivant l'invention, les matériaux à base de crstaux liquides ont de basses températures de fusion (jusqu'à -34 C) et de hautes températures d'éclaircissement (jusqu'à +93 C). Le matériau à base de cristaux liquides comprend deux ou trois constituants dont l'obtention est sensiblement plus simple que celle des matériaux à base de cristaux liquides connus. Les matériaux proposés ont une haute résistance électrique spécifique (jusqu'à 1011 ohm.m) et une valeur de l'anisotropie diélectrique proche du zéro.Ce fait permet ue les utiliser en tant que des matériaux principaux pour les mélanges à base de cristaux liquides, dans les dispositifs électro--optiques fonctionnant tant par effet de diffusion dynamique de la lumiere que par effets dtorientation de champ. Le matériau à base de cristaux liquides, suivant l'in- vention est obtenu par malaxage des constituants indiqués, dans le pourcentage mentionné, avec chauffage ultérieur du melange à une température de 5 à 10 C supérieure à leurs températu- res d'éclaircissement avec un refroidissement subséquent jusqu'à la température ordinaire. Ci-aessous on donne des exemples concrets des compositions des matériaux à base de cristaux liquides. EXEMPLE 1 On obtient le matériau en mélangeant 39,5 % en poids d'acide 4-n-butyl-trans-cyclohexanecarboxylique, 39,5% en poids d'acide 4-n-hexyl-trans-cyclohexanecarboxylique et 21,0% en poids de 4-n-hexyl-trans-cyclohexanecarbonitrile. On chauffe le mélange obtenu sous agitation à 70 OC, ensuite on le refroidit jusqu'à la température ambiante. Le matériau obtenu a les caractéristiques suivantes : température de fusion -34 OC, température d'éclaircissement +58 OC. Le matériau obtenu est un liquide trouble à l'état de cristaux liquides et un liquide transparent incolore à ltétat isotrope stable lors du stockage et du fonctionnement dans les cellules électro-optiques. Dans le tableau 2 on donne les exemples 2-9 illustrant 11 invention, dans lequel on indique la composition du matériau et ses caractéristiques. Dans le tableau 2 on a adapté les abreviations suivantes acide 4-n-butyl-trans-cyclohexanecarboxylique I acide 4-n-hexyl-trans-cyclohexanecarboxylique Il acide 4-n-amyl-trans-cyclohexanecarboxylique III 4-n-butyl-trans-cyclohexanecarbonitrile IV 4-n-hexyl-trans-cyclohexanecarbonitrile V TABLEAU 2 N de Composition Température, C l'exem- (constituant et de fusion d'éclaircisse- ple sa teneur, % en ment poids) 1 2 3 4 2 I - 40,0 II - 40,0 - 33 +57 IV - 20,0 3 I - 50,0 II - 50,0 -27,0 +93,0 4 I - 49,5 II - 50,5 -25 à -27 +92,8 5 I - 50,5 II - 49,5 -24 à -27 +93,2 6 I - 40,5 II - 40,5 -32 +60 IV - 19,0 7 I - 39,5 II - 39,5 -34 +60 V - 21,0 8 I - 31 III - 33 8 +98,2 II - 36 9 I - 54,2 III - 14,6 -11 +93,2 II - 31,2 REVENDICATIONS I - Matériau à base de cristaux liquides comprenant les acides 4-n-alcoyl-trans-cyclohexanecarboxyliques,caractérisé en ce qu'il contient au moins deux acides 4-n-alcoyl- trans-cyclohexanecarboxyliques de formule dans laquelle n =4 - 6, les constituants alors utilises étant en % en poids les suivants : 31-65 d'acide 4-n-butyl-trans-cyclohexanecarboxylique, 14-33 atacide 4-n-amyl-trans-cyclohexanecarboxylique et/ou 30-60 d'acide 4-n-hexyl-trans-cyclohexanecarboxylique. 2 - Matériau à base de cristaux liquides suivant la revendication I, caractérisé en ce qu'il contient 50 53 en poids d'acide 4-n-butyl-cyclohexanecarboxylique et 50% en poids d'acide 4-n-hexyl-trans-cyclohexanecarboxylique. 3 - Matériau à base de cristaux liquides suivant la revendication I, caractérisé en ce qu'il comprend un 4-n-alcoyltrans-cyclohexanecarbonitrile de formule dans laquelle n = 2 - 8. 4 - Matériau à base de cristaux liquides suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la teneur en 4-n-alcoyl- trans-cyclohexanecarbonitrile indiquée est de 2 à 25 % en poids. 5 - Matériau a base de cristaux liquides suivant l'u- ne quelconque des revendications 1, 3, 4, caractérisé en ce qu'il renferme 39,5 53 en poids d'acide 4-n-butyl-trans-cyclohexanecarboxylique, 39,5 acide 4-n-hexyl-trans-cyclohexane- carboxylique et 21 % en poids de 4-n-hexyl-trans-cyclohexane- carbonitrile.