專利名稱：均勻液體混合物的制備方法
均勻液體混合物的制備方法本分案申請是基于申請?zhí)枮?00810190888. 4，申請日為2008年9月5日，發(fā)明名稱為“均勻液體混合物的制造方法”的原始中國專利申請的分案申請。本發(fā)明涉及至少兩種有機物質的均勻液體混合物的制備方法，其中所包含物質的至少一種在室溫下是固體形式。這里液體混合物意思是指流體混合物，即、既指液晶混合物還指各向同性的液體混合物，優(yōu)選液晶混合物。在化學和制藥工業(yè)中，需要盡可能快、但同時平緩并可靠地制備多種包含的起始物質的高度均勻的液體混合物。如果待混合的物質中至少幾種是固體，已經建立并在實踐中已經得到證明的方法是通過利用外部供熱來加熱所包含的起始物質，或者在混合前相互分離地加熱或在混合容器中在混合操作開始時加熱，直到包含的所有固體液化。然后呈液體形式的物質隨后可采用機械或磁力驅動的攪拌器混合，直到獲得所期望的液體形式的所包含物質的均勻化。為了簡化固體到液相的轉變，在現(xiàn)有技術中還經常加入另外的溶劑，隨后不得不去除該溶劑。例如，通過加熱利用加熱線圈的混合容器或在爐中的混合容器，外部熱能的供應加速固體到液相的轉變，該轉變對于均勻液體混合而言是必需的。特別對于足夠熱穩(wěn)定的起始材料或最終產物，無一例外地采用了這種具有對起始材料或預混物受控加熱的制備方法。然而，已經發(fā)現(xiàn)，在實施這類制備方法時，一旦所包含的起始材料或最終產物之一在相關的溫度范圍具有顯著的溫度依賴或具有溫度依賴性能或溫度依賴性反應性質，需要進行溫度控制，這在一些情況下是復雜的。在這些情況下，必須確保在混合操作之前和期間所包含的物質的溫度在允許的溫度范圍內，并且外部提供的熱能不會引起對所包含的物質的過度加熱。這是特別復雜的，并且在一些情況下如果設備的設定(set-up)意味著在混合容器內或待混合物質內不可能排除局部的溫度梯度，則以可靠的方式實質上是不可能的。此外，已經發(fā)現(xiàn)在混合操作期間待混合的物質內的局部溫度差異以及在混合操作期間的過度加熱，尤其是在具有有機物質的混合物的情況下，可導致只有在長時間混合期間后才建立所期望的混合物的均勻，或者根本無法建立。而且，經由相互移動的表面磨損和來自不完全純化的雜質、或者來自純化的殘留物的雜質的引入，是顯著的問題。使用溶劑在一些情況下可引起更好的混合結果。然而，溶劑引起的另外的時間消耗以及增加的成本和隨后的從均勻液體混合物分離和提取溶劑被認為是不利的，或者在不完全去除的情況下產生在均勻混合物的雜質。本發(fā)明的目的在于找到一種沒有上述缺陷的均勻液體混合物的制備方法，其中在均勻液體混合物中起始物質主要或者至少部分是固體形式，優(yōu)選晶體形式。該目的此處是為了盡可能快的、但還可靠和便宜地制備期望的均勻液體混合物。令人驚奇地，現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)一種混合方法，其中在低于至少一種固體形式的物質的熔點的溫度下，起始物質(至少兩種物質)被液化并且同時均勻化。以合適的方式進行的一種或多種固體的混合，在相對短的時間里產生均勻的液體混合物，而所包含的固體不必通過外部熱的供應或利用機械攪拌器而轉化成液相?；旌先萜髦羞m當?shù)膹娏覕嚢鑼е略谖镔|的相界面間材料的交換的增加，引起與單一物質相比熔點的降低且因此獲得向液相的轉化。而且,壁摩擦的發(fā)生導致液相的均勻化。因此，本發(fā)明涉及一種至少兩種有機物質的均勻液體混合物的制備方法，其特征在于所包含物質的至少一種在室溫時是固體形式，并且在低于至少一種固體形式的物質的熔點的溫度下，待混合物質通過劇烈混合而液化和均勻化。既不需要提供外部熱也不需要使用溶劑，這在本發(fā)明的制備方法中是有利的?？梢员苊馓峁┩獠繜崴璧念~外制備步驟和設備、或者溶劑的添加和隨后的提取，這意味著一方面該混合過程對于待混合物質而言非常平緩，且無溶劑意味著不會將雜質引入到混合物中，另一方面也非常便宜。而且，不必擔心混合操作期間由于溶劑或局部熱梯度而產生的均勻液體混合物的污染。這樣，實質上排除了在混合期間的局部不均勻或者、例如，單一物質或混合的液體混合物被烘焙混合容器的被加熱壁上。來自移動的表面摩擦的雜質也不會出現(xiàn)。在優(yōu)選的實施方案中，混合容器是通常用于制備油漆的振動混合器。合適的振動混合器是可商購的并且如果需要可在輕微的改進之后使用，以用于所包含的物質的必不可少的混合。已經證明利用旋轉混合容器、例如旋轉混合筒對待混合的物質進行混合是特別有利的。適當?shù)幕旌先萜?尤其是混合筒)，特別是在內表面盡可能光滑的那些，且可由此快速地和可靠地被填充和清空。這種混合筒可以被快速和可靠的清洗。在混合筒中混合的混合物的雜質可通過少量的清潔處理就可以排除，甚至在混合筒的多次使用中。因此，可以以便宜的方式確保液體混合物的預設或期望的純度。取決于所使用的起始材料，混合筒在壁和/或密封蓋和/或底部上具有向內凸起的形狀可以是有利的。適當?shù)南騼韧蛊鸬膬燃?或流動阻斷件(flow disrupter),例如具有孔的表面元件或擋板，可以引起額外的湍流，這有助于液體混合物的混合和產生的均勻化。根據特別優(yōu)選的實施方案，提供在混合容器中通過雙軸渦流或旋轉而機械混合待混合的物質。這里合適的混合容器可以是上述的混合筒，或具有基本上多邊形或復雜形狀的空心體。已經發(fā)現(xiàn)，使用圍繞各自的旋轉軸的轉速在每分鐘150 350轉的范圍內的雙軸旋轉混合筒時，可比已知的傳統(tǒng)方法的性能上顯著更快地獲得預設均勻度，所述傳統(tǒng)方法要求外部供熱和隨后的所包含的固體的液化。出現(xiàn)上述的液體混合物的機械混合和均勻化的方法的優(yōu)點，尤其是如果至少兩種有機物質均為介晶(mesogenic)化合物。已經發(fā)現(xiàn)，使用上述制備方法對于自身可用于電-光顯示器中的液晶混合物的制備是特別有利的。液晶混合物通常由2-40種單獨的(individual)介晶物質構成。這些單獨的物質在室溫下通常是晶體、無定形固體(玻璃態(tài))、液晶(例如向列型或近晶型)、高度糊狀或液體的。液晶混合物通常如下制備將使用的期望量的組分以少量溶解在構成主要組成的組分中，有利的是在升高的溫度下。也可以將在有機溶劑例如丙酮、氯仿或甲醇中的組分的溶液混合，并在徹底混合后例如通過蒸餾再去除溶劑。通過根據本發(fā)明的方法，由2-40種、優(yōu)選5-20種單獨物質如下制備液晶混合物將所有的單獨物質和任何的添加劑，例如摻雜劑、二色性染料和/或穩(wěn)定劑加入到混合容器、優(yōu)選混合筒中，并在混合筒中通過強力流動、優(yōu)選通過雙軸混合使有機物質相互溶解。與制備液晶混合物的傳統(tǒng)工藝相比，單獨物質的均勻化是顯著更好的。密閉容器中的材料防護、劇烈混合充分抑制了泡沫形成，使得工藝更可靠，節(jié)約時間和由此的成本，并且由于雜質和分解過程顯著減少而產生更高純度的產物。優(yōu)選不添加有機溶劑、還沒有水來實施該方法。還優(yōu)選不直接提供加熱、特別不通過容器壁的傳熱、例如通過加熱罩、實施該方法。術語固體含量用于表示混合前，在混合溫度下為固體形式的待混合組分的重量比例。狹義上固體意思是指所有的固體物質，例如晶體和無定形的固體(玻璃)，以及具有高粘度的或糊狀的物質以及沒有可測量的流速的物質、例如近晶態(tài)液晶。這些固體優(yōu)選是晶體或微晶且是松散材料(粉末、顆粒)的形式?；旌蠝囟葹樵诰鶆蚧八薪M分在容器中處于熱平衡時要建立的混合物所有組分的平均溫度TM。所有的混合物組分優(yōu)選在混合操作的開始具有相同的溫度，優(yōu)選室溫(RT，15-30°C，優(yōu)選23°C )，在Tm±5°C的溫度范圍，優(yōu)選Tm±3°C。然而，為了使得它們容易處理而對單獨組分進行冷卻和加熱也是適當?shù)摹Ｔ谠摲椒ǖ淖罱K混勻的液體混合物的溫度通常不同于混合溫度TM，這特別依賴于混合熵和依賴于所包含的物質的溶解焓以及依賴于所提供的機械功。在混合溫度與室溫不一致的情況下，該方法的特征在于，混合前所包含的物質的至少一種在混合溫度Tm下是固體形式?；旌铣煞值墓腆w含量在痕量到100%的范圍。上下文中的百分數(shù)涉及重量比例。固體含量優(yōu)選為O.1 100%。大于或等于10%、特別是20%的固體含量以及非常特別大于或等于40%是特別優(yōu)選的。在許多混合物的情況下，固體含量最初產生粘性或產生固體混合物，其可根據本發(fā)明毫無疑問地被均勻化。固體含量優(yōu)選低于100%。如果得到混合物組分的選擇的允許，均勻化的混合持續(xù)時間可在一些優(yōu)選的情況下通過非晶體混合物組分的含量來減少。固體含量優(yōu)選小于或等于99%，特別是小于或等于90%且非常優(yōu)選小于或等于85%。剩余的組分是液體或液晶。與傳統(tǒng)工藝中混合物組分的熔融、攪拌和冷卻所需要的時間相比，在根據本發(fā)明的制備方法中的混合持續(xù)時間相對較短。這在以千規(guī)?；蚋笠?guī)模的比較大的批料的情況下特別明顯。因此，總量大于或等于1kg、特別大于或等于5kg且非常特別大于或等于IOkg的混合物批料優(yōu)選通過該方法進行均勻化。以下將對

圖1中所示的實施例進行更加詳細的解釋。該圖示意性描述了適合于進行均勻化的液晶混合物的制備的方法的混合設備I。該混合設備I具有調節(jié)設備2，該調節(jié)設備2具有兩個以可移動的方式彼此分離地安裝的保持板(retention plates)3。可以將一個、兩個、四個或更多個的混合筒4布置并固定在所述兩個保持板3之間。每個單獨的混合筒4具有可用蓋5密封的填料開口和任選的另外的進口或出口閥6。
在混合操作開始之前，將所包含的起始材料引入到混合筒4中。如果需要，在用有機物質和任選的添加劑裝填之前可使該混合筒達到特定的溫度。將該混合筒4布置和固定在調節(jié)設備2中的保持板3之間。以可旋轉地驅動的方式圍繞兩個互相垂直的軸7、8安裝調節(jié)設備2。平行于每個混合筒4的對稱軸以及垂直于其的所有混合筒4的雙軸旋轉通過圍繞所述兩個軸7、8的調節(jié)設備2的旋轉而實現(xiàn)的。這產生在混合筒中材料的強烈流動。剪切力的發(fā)揮作用確保最佳的混合而且不影響混合物的性能。在相對大的容器直徑的情況下和在晶體以及相對高粘度的有機物質的情況下，這是特別有利的。已發(fā)現(xiàn)，例如在制備由2-40種、優(yōu)選5-20種單獨的物質和任選的添加劑組成的液晶混合物中，例如在與平行于混合筒4的對稱軸的每分鐘340轉的轉速或垂直于混合筒4的對稱軸的每分鐘170轉的轉速下，在少于60分鐘的時間內獲得充分均勻的混合物。該混合設備可以安裝有例如具有50g 15kg容量的混合筒。與傳統(tǒng)方法相比，可特別有利地進行相對大量物質的混合且僅僅受到混合裝置的尺寸的限制。液體混合物的性能、特別是其的均勻化，可以有利地利用傳感器來記錄，且傳感器可任選地用于控制混合設備I或用于控制混合操作。如果所述至少兩種有機物質各自是選自式I的介晶的、優(yōu)選液晶的物質，則可特別有利且平緩地實施上述的方法。其中，R1和R2各自彼此獨立地表示H，具有至多15個碳原子的烷基，該烷基是未被取代的、被CN或CF3單取代的或至少被鹵素單取代的，其中，另外，這些基團中的一個或多個CH2基團可以被 _0_、_S_、—、_C = C-、_CH=CH_> _CF20_、-OCF2-、_0C_0_、或 _0_C0_ 以兩
個O原子不彼此直接相連的方式取代，基團R1和R2之一也表示F、Cl、CN、SF5, NCS、SCN、或0CN,環(huán)A、B、C、D和E各自彼此獨立地表示
權利要求
1.至少兩種有機物質的均勻液體混合物的制備方法，其特征在于所包含物質的至少一種在室溫時是固體形式，且通過在低于存在的至少一種物質熔點的溫度下在旋轉混合筒(4)中使待混合的混合物質液化和均勻化；其中所述至少兩種有機物質各自是介晶化合物。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于待混合物質在混合筒中通過雙軸渦流或旋轉而均勻化。
3.根據權利要求2的方法，其特征在于混合筒圍繞兩個軸(7)和(8)旋轉。
4.根據權利要求1的方法，其特征在于混合筒在壁和/或蓋上具有流動阻斷件和/或向內凸起的內件。
5.根據權利要求1-4中任一項的方法，其特征在于均勻化過程利用傳感器記錄和/或控制。
6.根據權利要求1-4中任一項的方法，其特征在于介晶化合物包括一種或多種液晶化合物。
7.根據權利要求1-4中任一項的方法,其特征在于所述有機物質在一種或多種選自以下的助劑的存在下被均勻化抗氧化劑、UV穩(wěn)定劑、自由基清除劑、二色性染料、納米顆粒、 微米顆粒和摻雜劑。
8.根據權利要求1-4中任一項的方法，其特征在于所述至少兩種有機物質各自是選自式I的化合物的介晶和/或液晶化合物，其中，R1和R2各自彼此獨立地表示H，具有至多15個碳原子的烷基，該烷基是未被取代的、被 CN或CF3單取代的或至少被鹵素單取代的，其中，另外，在這些基團中的一個或多個CH2基團被-O-、-S-,-O·、-C = C-、-CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -0C-0-或-0-C0-以 O 原子不彼此直接相連的方式代替，且基團R1和R2之一還表示F、Cl、CN、NCS、SCN、0CN,環(huán)A、B、C、D和E各自彼此獨立地表示
9.權利要求1-8中任一項的方法在制備液晶混合物中的用途。
10.根據權利要求9的用途，其用于制備ECB、VAN、IPS、FFS、TN、TN-TFT, STN、OCB、GH、 PS-VA或ASM-VA液晶混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及至少兩種有機物質的均勻液體混合物的制備方法，其中所包含的物質的至少一種在室溫下是固體形式。
文檔編號B01F9/00GK102989350SQ20121034688
公開日2013年3月27日 申請日期2008年9月5日 優(yōu)先權日2007年9月7日
發(fā)明者M·格倫德, M·黑貝爾, G·豪克, H·蒙特曼, N·奧爾登伯格, M·勒默爾, S·瑪麗, R·萊茵, L·G·迭斯, M·維希曼 申請人:默克專利股份有限公司