Composiciones de cristal líquido que comprenden compuestos que contienen mesógeno.

Composición de cristal líquido que comprende:

- un compuesto que contiene mesógeno,

representado por la siguiente estructura:

en la que**Fórmula**

a) cada X es independientemente:

un grupo representado por**Fórmula**

en el que w es 1, y es un número entero de 2 a 25, y z es 1 y

en -(L)y- y -(L)w- ninguno de dos grupos arileno están unidos por un enlace sencillo;

o un resto del mismo.

Composiciones de cristal líquido que comprenden compuestos que contienen mesógeno

Antecedentes La presente invención se refiere a una composición de cristal líquido que comprende un compuesto que contiene mesógeno y un compuesto seleccionado entre un compuesto fotocrómico, un compuesto dicroico y un compuesto fotocrómico-dicroico, a formulaciones de la misma, a elementos ópticos y polímeros de cristal líquido que comprenden la misma y a métodos de preparación de la misma.

Las moléculas de un cristal líquido ("CL") tienden a alinearse entre sí en una dirección preferente, proporcionando un material fluido con propiedades ópticas, electromagnéticas y mecánicas anisotrópicas. El mesógeno es la unidad fundamental de un CL que induce el orden estructural en los cristales líquidos.

Los polímeros de cristal líquido ("PCL") son polímeros capaces de formar regiones con una estructura altamente ordenada mientras están en fase líquida. Los PCL tienen una gran diversidad de usos, variando de plásticos fuertes de ingeniería a geles delicados para visualizadores de CL. La estructura de los PCL puede consistir en cadenas fibrosas de polímeros densamente empaquetadas que proporcionan autorrefuerzo casi hasta el punto de la fusión del polímero.

El dicroísmo puede producirse en los CL debido a la anisotropía óptica de la estructura molecular o a la presencia de impurezas o a la presencia de colorantes dicroicos. Como se usa en el presente documento, el término "dicroísmo", significa la capacidad de absorber una de las dos componentes polarizadas del plano ortogonal de al menos la radiación transmitida más fuertemente que la otra.

Los elementos linealmente polarizantes convencionales, tales como lentes linealmente polarizantes para gafas de sol y filtros linealmente polarizantes, se forman habitualmente a partir de láminas estiradas de polímeros que contienen un material dicroico, tal como un colorante dicroico. En consecuencia, los elementos linealmente polarizantes convencionales son elementos estáticos que tienen un único estado linealmente polarizante. Por lo tanto, cuando un elemento linealmente polarizante convencional se expone a radiación polarizada aleatoriamente o a radiación reflejada de la longitud de onda apropiada, un porcentaje de la radiación transmitida a través del elemento se polarizará linealmente. Como se usa en el presente documento, el término "polarizar linealmente" significa confinar las vibraciones del vector del campo eléctrico de las ondas de luz a una dirección o plano.

Además, los elementos linealmente polarizantes convencionales están habitualmente tintados. Es decir, los elementos linealmente polarizantes convencionales contienen un agente colorante (es decir, el material dicroico) y tienen un espectro de absorción que no varía en respuesta a la radiación actínica. Como se usa en el presente documento, "radiación actínica" significa radiación electromagnética, tal como radiación ultravioleta invisible, que es capaz de causar una respuesta. El color del elemento linealmente polarizante convencional dependerá del agente colorante usado para formar el elemento y, lo más común, es un color neutro (por ejemplo, marrón o gris) . Por lo tanto, mientras los elementos linealmente polarizantes convencionales son útiles para reducir el deslumbramiento de la luz reflejada, debido a su tinte, no son muy adecuados para su uso en ciertas condiciones de baja luminosidad. Además, debido a que los elementos linealmente polarizantes convencionales tienen únicamente un único estado 45 linealmente polarizante, se limita su capacidad para almacenar o visualizar información.

Como se ha discutido anteriormente, los elementos linealmente polarizantes convencionales se forman habitualmente usando láminas de películas estiradas de polímero que contiene un material dicroico. Como se usa en el presente documento, el término "dicroico" significa la capacidad de absorber una de las dos componentes polarizadas del plano ortogonal de al menos la radiación transmitida más fuertemente que la otra. Por lo tanto, mientras que los materiales dicroicos son capaces de absorber preferentemente una de las dos componentes polarizadas del plano ortogonal de la radiación transmitida, si las moléculas del material dicroico no se posicionan o disponen adecuadamente, no se conseguirá polarización lineal neta de la radiación transmitida. Es decir, debido al posicionamiento aleatorio de las moléculas del material dicroico, la absorción selectiva de las moléculas individuales 55 se cancelará entre sí de modo que no se consigue un efecto de polarización lineal neto o global. Por lo tanto, generalmente es necesario posicionar o disponer adecuadamente las moléculas del material dicroico por alineación con otro material para conseguir una polarización lineal neta.

A diferencia de los elementos dicroicos que se han discutido anteriormente, los elementos fotocrómicos convencionales, tales como lentes fotocrómicas que se forman usando materiales fotocrómicos térmicamente reversibles convencionales, son generalmente capaces de convertirse de un primer estado, por ejemplo, un "estado transparente", a un segundo estado, por ejemplo, un "estado coloreado", en respuesta a radiación actínica, y a continuación volver al primer estado en respuesta a energía térmica. Como se usa en el presente documento, el término "fotocrómico" significa tener un espectro de absorción para al menos la radiación visible que varía en 65 respuesta a al menos la radiación actínica. Por lo tanto, los elementos fotocrómicos convencionales son generalmente muy adecuados para su uso tanto en condiciones de baja luminosidad como en condiciones de alta luminosidad. Sin embargo, los elementos fotocrómicos convencionales que no incluyen filtros linealmente polarizantes generalmente no se adaptan a polarizar linealmente la radiación. Es decir, la relación de absorción de los elementos fotocrómicos convencionales, en cualquiera de los dos estados, es generalmente menos de dos. Como se usa en el presente documento, el término "relación de absorción" se refiere a la relación de absorbancia de 5 radiación polarizada linealmente en un primer plano con respecto a la absorbancia de radiación de la misma longitud de onda polarizada linealmente en un plano ortogonal al primer plano, en la que el primer plano se toma como el plano con la absorbancia más alta. Por lo tanto, los elementos fotocrómicos convencionales no pueden reducir el deslumbramiento de la luz reflejada en la misma medida que los elementos linealmente polarizantes convencionales. Por lo tanto, se han desarrollado materiales fotocrómicos-dicroicos. Los materiales fotocrómicos-dicroicos son materiales que presentan propiedades fotocrómicas (es decir, tienen un espectro de absorción para al menos la radiación visible que varía en respuesta a al menos la radiación actínica) y propiedades dicroicas (es decir, son capaces de absorber una de las dos componentes polarizadas del plano ortogonal de al menos la radiación transmitida más fuertemente que la otra) .

Los materiales fotocrómicos y los materiales fotocrómicos-dicroicos se pueden incorporar en un sustrato o un material orgánico, por ejemplo un sustrato de polímero, incluyendo sustratos de PCL. Cuando los materiales fotocrómicos y los materiales fotocrómicos-dicroicos experimentan un cambio de un estado al otro, la molécula o moléculas del compuesto fotocrómico o del compuesto fotocrómico-dicroico pueden experimentar un cambio conformacional de un estado conformacional a un segundo estado conformacional. Este cambio conformacional

pueda dar como resultado un cambio de la cantidad de espacio que ocupa el compuesto. Sin embargo, para que ciertos materiales fotocrómicos y ciertos materiales fotocrómicos-dicroicos realicen una transición eficaz de un estado al otro, por ejemplo realicen la transición de un estado transparente a un estado coloreado, realicen la transición de un estado coloreado a un estado transparente, realicen la transición de un estado no polarizado a un estado polarizado, y/o realicen la transición de un estado polarizado a un estado no polarizado, el compuesto fotocrómico o el compuesto fotocrómico-dicroico se debe encontrar en un entorno químico que sea lo suficientemente flexible para permitir que el compuesto realice la transición de un estado conformacional al segundo estado conformacional a una velocidad que sea suficiente para proporcionar la respuesta deseada durante un lapso de tiempo aceptable. Por lo tanto, son necesarios nuevos materiales poliméricos, tales como nuevos PCL, y materiales para formar estos nuevos materiales, para desarrollar adicionalmente materiales y sustratos fotocrómicos y fotocrómicos-dicroicos. El documento... [Seguir leyendo]

1. Composición de cristal líquido que comprende:

- un compuesto que contiene mesógeno, representado por la siguiente estructura:

en la que a) cada X es independientemente: un grupo representado por

en el que w es 1, y es un número entero de 2 a 25, y z es 1 y en - (L) y- y - (L) w- ninguno de dos grupos arileno están unidos por un enlace sencillo;

o un resto del mismo;

b) cada P es un grupo reactivo seleccionado independientemente entre un grupo Q, amino, alquilamino, nitro, acrilato, metacrilato, 2-cloroacrilato, 2-fenilacrilato, acriloilfenileno, acrilamida, metacrilamida, 2cloroacrilamida, 2-fenilacrilamida, oxetano, glicidilo, ciano, vinil éter, éster de vinilo, un derivado de estireno, siloxano, derivados de etilenimina, o grupos sustituidos o sin sustituir, quirales o no quirales, monovalentes o divalentes, elegidos entre radicales esteroides, radicales terpenoides, radicales alcaloides y mezclas de los mismos, en donde los sustituyentes se eligen independientemente entre alquilo, alcoxi, amino, cicloalquilo, alquilalcoxi, fluoroalquilo, ciano, cianoalquilo, cianoalcoxi o mezclas de los mismos, o P es una estructura que tiene de 2 a 4 grupos reactivos o P es un precursor de polimerización por metátesis de apertura de anillo sustituido o sin sustituir;

c) el grupo Q es hidroxi, amina, alquenilo, alquinilo, azido, sililo, sililhidruro, oxi (tetrahidro-2H-piran-2-ilo) , tiol, isocianato, tioisocianato, acriloxi, metacriloxi, 2- (acriloxi) etilcarbamilo, 2- (metacriloxi) etilcarbamilo, aziridinilo, aliloxicarboniloxi, epoxi, ácido carboxílico, derivados de ácido carboxílico seleccionados particularmente entre éster carboxílico, amida y anhídrido carboxílico, o haluro de acilo, preferentemente los derivados de ácido carboxílico se seleccionan entre éster de ácido itacónico, derivados de ácido maleico, derivados de ácido fumárico, derivados de ácido cinámico sin sustituir, derivados de ácido cinámico que están sustituidos con al menos uno de metilo, metoxi, ciano y halógeno; d) cada L se elige independientemente en cada aparición, igual o diferente, entre un enlace sencillo, un espaciador polisustituido, monosustituido, sin sustituir o ramificado elegido independientemente entre arileno, alquileno (C1-C30) , alquilen (C1-C30) carboniloxi, alquilen (C1-C30) amino, alquilen (C1-C30) oxi, perfluoroalquileno (C1-C30) , perfluoroalquilen (C1-C30) oxi, alquilen (C1-C30) sililo, dialquilen (C1-C30) siloxilo, alquilen (C1C30) carbonilo, alquilen (C1-C30) oxicarbonilo, alquilen (C1-C30) carbonilamino, alquilen (C1-C30) aminocarbonilo, alquilen (C1-C30) aminocarboniloxi, alquilen (C1-C30) aminocarbonilamino, alquilen (C1-C30) urea, alquilen (C1C30) tiocarbonilamino, alquilen (C1-C30) aminocarboniltio, alquenileno (C2-C30) , alquilen (C1-C30) sulfona o alquilen (C1-C30) sulfóxido, en donde cada sustituyente se elige independientemente entre alquilo (C1-C5) ,

alcoxi (C1-C5) , flúor, cloro, bromo, ciano, éster de alcanoato (C1-C5) , isocianato, tioisocianato o fenilo; e) el grupo R se selecciona entre hidrógeno, alquilo C1-C18, alcoxi C1-C18, alcoxicarbonilo C1-C18, cicloalquilo C3-C10, cicloalcoxi C3-C10, poli (alcoxi C1-C18) o un grupo alquilo C1-C18 de cadena lineal o ramificado que está sin sustituir o sustituido con ciano, flúor, cloro, bromo, o alcoxi C1-C18, o polisustituido con flúor, cloro o bromo; y

f) los grupos Mesógeno-1 y Mesógeno-2 son cada uno independientemente un grupo de cristal líquido de tipo calamítico rígido, un grupo de cristal líquido de tipo banana rígida o un grupo de cristal líquido de tipo discótico rígido; g) el grupo T se selecciona entre P e hidrógeno, arilo, alquilo, alcoxi, alquilalcoxi, alcoxialcoxi, polialquiléter, alquilo (C1-C6) -alcoxi (C1-C6) -alquilo (C1-C6) , polietilenoxi y polipropilenoxi.

-un compuesto seleccionado entre un compuesto fotocrómico, un compuesto dicroico y un compuesto fotocrómico-dicroico; y - opcionalmente un polímero de cristal líquido.

2. La composición de la reivindicación 1, en la que los grupos Mesógeno-1 y Mesógeno-2 en el compuesto que contiene mesógeno tienen independientemente una estructura representada por:

- [S1]c-[G1-[S2]d]d’-[G2-[S3]e]e’-[G3-[S4]f]f’-S5- 5 en la que:

(i) cada G1, G2 y G3 se elige independientemente en cada aparición entre: un grupo divalente elegido entre: un grupo aromático sin sustituir o sustituido, un grupo alicíclico sin sustituir o sustituido, un grupo heterocíclico sin sustituir o sustituido y mezclas de los mismos, en donde los sustituyentes se eligen entre: tiol, hidroxialquilo (C1-C18) , isocianatoalquilo (C1-C18) , acriloiloxi, acriloiloxialquilo (C1-C18) , halógeno, alcoxi C1-C18, poli (alcoxi C1-C18) , amino, aminoalquileno (C1-C18) , alquilamino C1-C18, di-alquil (C1-C18) amino, alquilo C1-C18, alquenilo C2-C18, alquinilo C2-C18, alquilo C1-C18 alcoxi (C1-C18) , alcoxicarbonilo C1-C18, alquilcarbonilo C1-C18, alquiloxicarboniloxi C1-C18, ariloxicarboniloxi, perfluoroalquil (C1-C18) amino, di- (perfluoroalquil (C1-C18) ) amino, acetilo C1-C18,

cicloalquilo C3-C10, cicloalcoxi C3-C10, isocianato, amido, ciano, nitro, un grupo alquilo C1-C18 de cadena lineal o ramificado que está monosustituido con ciano, halo o alcoxi C1-C18, o polisustituido con halo, y un grupo que comprende una de las siguientes fórmulas: -M (T) (t-1) y -M (OT) (t-1) , en las que M se elige entre aluminio, antimonio, tantalio, titanio, circonio y silicio, T se elige entre radicales organofuncionales, radicales hidrocarburo, radicales hidrocarburo alifático y radicales hidrocarburo aromático organofuncionales, y t es la valencia de M;

(ii) c, d, e y f se eligen cada uno independientemente entre un número entero que varía de 0 a 20, inclusive; d’, e’ y f son cada uno independientemente un número entero de 0 a 4 con la condición de que la suma de d’ + e’ + f sea al menos 2; y cada S1, S2, S3, S4 y S5 se elige independientemente en cada aparición entre una unidad espaciadora elegida entre:

(A) - (CH2) g-, - (CF2) h-, -Si (CH2) g- o - (Si (CH3) 2O) h-, en las que g se elige independientemente en cada aparición entre 1 y 20 y h es un número entero de 1 a 16 inclusive;

(B) - N (Z) -, -C (Z) =C (Z) -, -C (Z) =N-, -C (Z’) 2-C (Z’) 2-, o un enlace sencillo, en las que Z se elige independientemente en cada aparición entre hidrógeno, alquilo, cicloalquilo y arilo C1-C6, y Z’ se elige independientemente en cada aparición entre alquilo, cicloalquilo y arilo C1-C6; o

(C) -O-, -C (O) -, -C:C-, -N=N-, -S-, -S (O) -, -S (O) (O) -, - (O) S (O) O-, -O (O) S (O) O- o un resto alquileno C1-C24 de cadena lineal o ramificado, estando dicho resto alquileno C1-C24 sin sustituir, monosustituido con ciano o halo,

o polisustituido con halo;

con la condición de que cuando dos unidades espaciadores que comprenden heteroátomos están unidas entre sí las 35 unidades espaciadoras se unen de modo que los heteroátomos no estén unidos directamente entre sí y que cuándo S1 y S5 están unidos a otro grupo, se unen de modo que los dos heteroátomos no estén unidos directamente entre sí.

3. La composición de cristal líquido de la reivindicación 1, en la que el compuesto que contiene mesógeno se selecciona entre el siguiente grupo de compuestos que tienen la nomenclatura IUPAC:

a) 1, 12-bis{2- (4- (4- (4- (3- (metacriloiloxi) propiloxi) benzoíloxi) fenil) benzoíloxi) etiloxi) dodecil-1, 12-diona; b) 1, 12-bis (6- (4- (4- (4- (6- (metacriloiloxi) hexiloxi) benzoíloxi) fenil) benzoíloxi) hexiloxi) dodecil-1, 12-di-ona; c) 1, 10-bis (6- (4- (4- (4- (6- (metacriloiloxi) hexiloxi) benzoíloxi) fenil) benzoíloxi) hexiloxi) 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5, 5, 6, 6, 7, 7, 8, 8, 9, 9hexadecafluorodecil-1, 10-diona;

d) 1, 12-bis{6- (4- (4- (6-metacriloiloxihexiloxi) benzoíloxi) benzoíloxi) hexiloxi) dodecil-1, 12-diona; e) 1, 4-bis-{ (6- (6- (6- (6- (6- (6- (trans-4- (4- (6-acriloiloxihexiloxi) benzoíloxi) fenil) ciclohexiloxi) hexiloxi) -6-oxohexiloxi) -6ºxohexiloxi) -6-oxohexiloxi) -6-oxohexiloxi) -6-oxohexiloxi}butan-1, 4-diona; f) 1, 4-bis{ (6- (6- (6- (6- (6- (4- (4- (4- (4- (6-acriloiloxihexiloxi) benzoíloxi) -fenil) feniloxicarbonil) feniloxi) hexiloxi) -6ºxohexiloxi) -6-oxohexiloxi) -6-oxohexiloxi) -6-oxohexiloxi}butan-1, 4-diona.

4. La composición de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el compuesto que contiene mesógeno es un monómero de cristal líquido o un resto del mismo.

5. La composición de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el compuesto que contiene mesógeno 55 es un monómero difuncional que se puede incorporar a un esqueleto de polímero.

6. La composición de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que está presente el polímero de cristal líquido y es un copolímero en bloque o no en bloque que comprende el resto del compuesto que contiene mesógeno incorporado al polímero.

7. La composición de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además al menos uno de un material fotosensible, un material no fotosensible y uno o más aditivos, en la que los uno o más aditivos se seleccionan entre el grupo que consiste en un cristal líquido, un aditivo de control de las propiedades de cristal líquido, un material óptico no lineal, un colorante, un estimulador de alineación, un potenciador cinético, un

fotoiniciador, un iniciador térmico, un tensioactivo, un inhibidor de la polimerización, un disolvente, un estabilizador de luz, un estabilizador térmico, un agente de liberación de molde, un agente del control de reología, un gelificador, un agente de nivelación, un secuestrador de radicales libres, un agente de acoplamiento, un aditivo de control de la inclinación, un material polimérico en bloque o no en bloque y un estimulador de adhesión.

8. La composición de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que al menos un compuesto fotocrómico o un compuesto fotocrómico-dicroico se selecciona entre el grupo que consiste en naftopiranos condensados con indeno, nafto[1, 2-b]piranos, nafto[2, 1-b]piranos, espirofluoroeno[1, 2-b]piranos, fenantropiranos, quinolinopiranos, fluoroantenopiranos, espiropiranos, benzoxazinas, naftoxazinas, espiro (indolina) naftoxazinas, espiro (indolina) piridobenzoxazinas, espiro (indolina) fluorantenoxazinas, espiro (indolina) quinoxazinas, fulgidas, fulgimidas, diariletenos, diarilalquiletenos, diarilalqueniletenos, compuestos fotocrómicos no térmicamente reversibles y mezclas de los mismos.

9. Artículo de fabricación que comprende la composición de cristal líquido de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

10. El artículo de fabricación de la reivindicación 9, que es un elemento óptico que comprende:

un sustrato; y una capa al menos parcial sobre al menos una parte del sustrato, comprendiendo la capa la composición de cristal líquido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

11. El elemento óptico de la reivindicación 10, en el que la capa al menos parcial

- está al menos parcialmente alineada exponiendo al menos una parte de la capa a al menos uno de un campo magnético, un campo eléctrico, radiación linealmente polarizada y fuerza de cizallamiento; o

- está adaptada para cambiar de un primer estado a un segundo estado en respuesta a al menos la radiación actínica y volver al primer estado en respuesta a energía térmica, preferentemente la capa al menos parcial está adaptada para polarizar linealmente al menos la radiación transmitida en al menos uno del primer estado y el segundo estado; o

- comprende una fase de cristal líquido que tiene al menos una de una fase nemática, una fase esméctica o una 30 fase nemática quiral.

12. El elemento óptico de cualquiera de las reivindicaciones 10 o 11, en donde el elemento óptico se elige entre un elemento oftálmico, elegido preferentemente entre una lente correctora, una lente no correctora, una lente de contacto, una lente intraocular, una lente de aumento, una lente protectora y un visor; un elemento de visualización,

elegido preferentemente entre una pantalla, un monitor y un elemento de seguridad; una ventana; un espejo; y un elemento de célula de cristal líquido activa o pasiva.

13. El artículo de fabricación de la reivindicación 9, que es una célula de cristal líquido que comprende:

- un primer sustrato que tiene una primera superficie;

-un segundo sustrato que tiene una segunda superficie, en donde la segunda superficie del segundo sustrato está opuesta y separada de la primera superficie del primer sustrato de modo que define una región;

-la composición de cristal líquido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 posicionada dentro de la región definida por la primera superficie y la segunda superficie; y

- opcionalmente una capa al menos parcial elegida entre capas linealmente polarizantes, capas circularmente polarizantes, capas elípticamente polarizantes, capas fotocrómicas, capas reflectoras, capas tintadas, capas de retardo y capas de vista gran angular, conectada con al menos una parte de una superficie de al menos uno del primer sustrato y el segundo sustrato.

14. La célula de cristal líquido de la reivindicación 13, en donde la célula es una célula pixelada que comprende una pluralidad de regiones o compartimentos.

15. Método de formación de un elemento oftálmico que comprende:

formular una composición de cristal líquido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 revistiendo al menos una parte de un sustrato con la composición de cristal líquido; alinear al menos parcialmente al menos una parte de la composición de cristal líquido en el revestimiento; y curar la capa de revestimiento de cristal líquido.