本發(fā)明屬于液晶應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種具有紅外節(jié)能效果的反式聚合物分散液晶薄膜的制備方法，制備的薄膜可以廣泛應(yīng)用于液晶顯示、智能玻璃及其相關(guān)領(lǐng)域中。

背景技術(shù)：

聚合物分散液晶薄膜(PDLC)是將液晶分子填充在高分子形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，當(dāng)不施加電場時(shí)，液晶分子的指向矢呈無規(guī)分布，薄膜處于強(qiáng)烈光散射狀態(tài)；在電場作用下，液晶分子的長軸平行于電場排列，薄膜呈透明狀態(tài)。雖然PDLC膜可以實(shí)現(xiàn)狀態(tài)可控，但其透明狀態(tài)需要施加電場才能維持，耗電量在3.5W/m²左右。因此，PDLC膜不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的節(jié)能。

反式聚合物分散液晶薄膜的電光性能特點(diǎn)為：當(dāng)不對薄膜施加電場時(shí)薄膜呈透明狀態(tài)；當(dāng)對薄膜施加電場時(shí)薄膜呈光散射狀態(tài)。由于其電光性能特點(diǎn)與正式電控調(diào)光膜正好相反，因此相對于正式電控調(diào)光膜，被稱為反式電控調(diào)光膜。

反式電控調(diào)光膜的優(yōu)點(diǎn)是：(1)當(dāng)電控調(diào)光膜應(yīng)用于建筑門窗時(shí)，在許多情況下，人們需要玻璃透明的時(shí)間多于光遮斷的時(shí)間，這樣反式電控調(diào)光膜需要施加電場的時(shí)間小于正式電控調(diào)光膜。(2)反式電控調(diào)光膜耗電僅約0.5W/m²，顯著低于正式調(diào)光膜(約3.5W/m²)。因此，在使用時(shí)間相同條件下，使用反式電控調(diào)光膜的能耗顯著低于使用正式電控調(diào)光膜。這樣的薄膜主要應(yīng)用于在大多數(shù)時(shí)間需要透明態(tài)的光電器件，無疑，這樣可以更加經(jīng)濟(jì)和方便“在能源緊缺的今天，也更加實(shí)用和環(huán)?！薄Ｒ虼?，反式光電薄膜的研究成為當(dāng)今光電薄膜領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。但目前反式薄膜都需要特種液晶作為材料，如膽甾液晶、負(fù)性液晶、雙頻液晶等。因此我們希望利用液晶動(dòng)態(tài)散射原理制備出成本更加低廉的反式光電薄膜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于，提供一種反式聚合物分散液晶薄膜的制備方法，該方法操作簡單，工藝過程容易控制制備得到的液晶薄膜具有紅外節(jié)能的效果。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種反式聚合物分散液晶薄膜的制備方法，所述方法包括以下步驟：

1)在重量百分比為40wt％～95wt％的負(fù)介電各向異性小分子液晶中引入重量百分比為5wt％～60wt％的液晶性可聚合單體，混合均勻得到混合體系，在該混合體系中加入添加劑和光引發(fā)劑混配出具有負(fù)介電各向異性的向列相液晶復(fù)合體系，添加劑和光引發(fā)劑的添加量均為混合體系總質(zhì)量的0.01wt％～10wt％；

2)將向列相液晶復(fù)合體系灌入用鍍有氧化銦錫導(dǎo)電層的玻璃基板制作的液晶盒中，或者用鍍有氧化銦錫導(dǎo)電層的塑料薄膜將加入玻璃微珠的混合體系壓制成液晶薄膜，由間隔墊或玻璃微珠來控制液晶薄膜的厚度；

3)通過毛細(xì)作用虹吸或使用交流電場控制上述液晶薄膜中的液晶分子取向，使之處于很好的平面織構(gòu)狀態(tài)；

4)在液晶薄膜上加蓋掩膜，紫外光輻照液晶薄膜，制備成反式聚合物分散液晶薄膜。

優(yōu)選地，所述液晶性可聚合單體選自以下結(jié)構(gòu)化合物中的一種或多種：

化合物1：

化合物2：

化合物3：

化合物4：

化合物5：

化合物6：

化合物7：

化合物8：

化合物9：

化合物10：

本發(fā)明中液晶性可聚合單體是單官能單體，或者是雙官能度或者多官能度單體。

本發(fā)明中，所述添加劑為增加向列相液晶電導(dǎo)率的添加劑。

優(yōu)選地，所述添加劑為2,3,5,6-四氰基醌、十六烷基三甲基溴化銨和四丁基銨過氯酸鹽中的一種或多種。

優(yōu)選地，所述光引發(fā)劑為安息香異丙醚或二苯甲酮。

優(yōu)選地，電場頻率為2Hz～999MHz。

優(yōu)選地，步驟4)中所用掩膜的基材為石英玻璃或PET薄膜，其形狀為方形或圓形，線寬5μm～50μm。

優(yōu)選地，紫外光強(qiáng)度為1μW/cm²～3mW/cm²，光照時(shí)間1min～20min。

本發(fā)明中，反式聚合物分散液晶薄膜的厚度為5μm～300μm。反式聚合物分散液晶薄膜的驅(qū)動(dòng)電壓閾值為3V～100V。

本發(fā)明可適用于所有的負(fù)介電各向異性小分子液晶，還適用于用正介電各向異性小分子液晶加入大的負(fù)介電各向異性物質(zhì)替代得到的負(fù)介電各向異性小分子液晶，只要其最終可以得到具有負(fù)介電各向異性的液晶復(fù)合體系，從而在交流電場作用下能夠使液晶復(fù)合體系中的向列相液晶分子平行取向。

本發(fā)明所述的將液晶復(fù)合體系壓制成液晶薄膜可以是使用覆膜機(jī)或者壓膠機(jī)儀器與PET膜將小分子液晶混合物壓制成膜。

本發(fā)明在紫外光聚合的過程中同時(shí)加蓋掩膜，調(diào)控聚合物分散液晶的網(wǎng)絡(luò)形貌；本發(fā)明所使用的掩膜基材為石英玻璃或PET薄膜，其圖形可為方形或圓形，線寬5μm～50μm。

本發(fā)明可以直接通過玻璃板或者塑料薄膜內(nèi)側(cè)的ITO導(dǎo)電層對液晶分子施加電場，控制液晶分子取向，或通過在玻璃板或者塑料薄膜的外側(cè)施加大的電場對液晶分子進(jìn)行取向控制。

本發(fā)明可以通過調(diào)整添加劑或者液晶性聚合單體的含量控制所制備的聚合物穩(wěn)定液晶復(fù)合薄膜的散射效果。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1.本發(fā)明材料來源廣泛，合成簡單，成本低廉，加工簡便，有利于大面積液晶薄膜的生產(chǎn)。

2.本發(fā)明所制備的反式聚合物分散液晶薄膜應(yīng)用于建筑玻璃具有高效紅外節(jié)能效果。

3.本發(fā)明可通過選擇所需的不同掩膜圖案及線寬控制聚合物網(wǎng)絡(luò)形貌，調(diào)節(jié)聚合物薄膜驅(qū)動(dòng)電壓閾值。

4.當(dāng)不對薄膜施加電場時(shí)薄膜呈透明狀態(tài)；當(dāng)對薄膜施加電場時(shí)薄膜呈光散射狀態(tài)，而且在電場存在的條件下，紅外光波段同樣具有很好的散射效果，應(yīng)用于建筑玻璃具有明顯的節(jié)能效果。

附圖說明

圖1是實(shí)施例1制備的聚合物分散液晶薄膜的電壓-透過率曲線。

圖2是實(shí)施例1中不同電場頻率下聚合物分散液晶薄膜的透過率波譜。

圖3是實(shí)施例1中不同電場強(qiáng)度下聚合物分散液晶薄膜的透過率波譜。

具體實(shí)施方式

下面以附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

實(shí)施例1

在重量百分比為91wt％的負(fù)介電各向異性小分子液晶(SLC10V513-200)中引入重量百分比為9wt％的液晶性可聚合單體(化合物1)，混合均勻得到混合體系，在該混合體系中加入添加劑-十六烷基三甲基溴化銨和光引發(fā)劑-安息香異丙醚混配出具有負(fù)介電各向異性的向列相液晶復(fù)合體系，添加劑和光引發(fā)劑的添加量分別為混合體系總質(zhì)量的0.1wt％和0.05wt％；將向列相液晶復(fù)合體系灌入用鍍有氧化銦錫導(dǎo)電層的玻璃基板制作的液晶盒中，由間隔墊或玻璃微珠來控制液晶薄膜的厚度為40μm；通過毛細(xì)作用虹吸或使用交流電場控制上述液晶薄膜中的液晶分子取向，使之處于很好的平面織構(gòu)狀態(tài)；在液晶薄膜上加蓋掩膜(所用掩膜的基材為石英玻璃，其形狀為方形，線寬5μm)，在室溫條件下用紫外光強(qiáng)度為2mW/cm²的365nm的紫外光輻照液晶薄膜15min，制備成反式聚合物分散液晶薄膜，反式聚合物分散液晶薄膜的驅(qū)動(dòng)電壓閾值為3V～100V。

使用液晶綜合參數(shù)測試儀測試上述制備的反式聚合物分散液晶薄膜的電光性能 曲線，如圖1所示，從圖1中可以看出，制備的反式聚合物分散液晶驅(qū)動(dòng)電壓較低、對比度較大、熱穩(wěn)定性較好且在紅外光波段具有較好的光散射效果。

在制備上述反式聚合物薄膜時(shí)，其他條件相同，不同之處在于分別采用以下條件制備不同的反式聚合物薄膜：1)相同電場強(qiáng)度(30.0V)的情況下，改變施加電場的頻率，分別為5.0Hz、100.0Hz、500.0Hz、1000.0Hz；2)相同電場頻率(100.0Hz)的情況下，改變施加電場的強(qiáng)度，分別為20.0V、30.0V、40.0V、50.0V；使用紫外/可見/近紅外分光光度計(jì)測試反式聚合物分散液晶薄膜的400nm～3000nm光譜透過率曲線，條件1)的結(jié)果如圖2所示，從圖2中可以看出，可知在相同電場強(qiáng)度的情況下，提高電場頻率對提高樣品的透過率作用不明顯。條件2)的結(jié)果如圖3所示，從圖3可以看出，在相同電場頻率的情況下，提高電場強(qiáng)度可以有效提高樣品的透過率。

實(shí)施例2

在重量百分比為95wt％的負(fù)介電各向異性小分子液晶(SLC10V513-200)中引入重量百分比為5wt％的液晶性可聚合單體(化合物3)，混合均勻得到混合體系，在該混合體系中加入添加劑-2,3,5,6-四氰基醌和光引發(fā)劑-安息香異丙醚混配出具有負(fù)介電各向異性的向列相液晶復(fù)合體系，添加劑和光引發(fā)劑的添加量分別為混合體系總質(zhì)量的0.01wt％和0.01wt％；將向列相液晶復(fù)合體系灌入用鍍有氧化銦錫導(dǎo)電層的玻璃基板制作的液晶盒中，由間隔墊或玻璃微珠來控制液晶薄膜的厚度為5μm；通過毛細(xì)作用虹吸或使用交流電場控制上述液晶薄膜中的液晶分子取向，使之處于很好的平面織構(gòu)狀態(tài)；在液晶薄膜上加蓋掩膜(所用掩膜的基材為PET薄膜，其形狀為圓形，線寬5μm。)，在室溫條件下用紫外光強(qiáng)度為1μW/cm²的365nm的紫外光輻照液晶薄膜20min，制備成反式聚合物分散液晶薄膜，反式聚合物分散液晶薄膜的驅(qū)動(dòng)電壓閾值為3V～100V。

實(shí)施例3

在重量百分比為80wt％的負(fù)介電各向異性小分子液晶(SLC10V513-200)中引入重量百分比為20wt％的液晶性可聚合單體(化合物5)，混合均勻得到混合體系，在該混合體系中加入添加劑-十六烷基三甲基溴化銨和光引發(fā)劑-二苯甲酮混配出具有負(fù)介電各向異性的向列相液晶復(fù)合體系，添加劑和光引發(fā)劑的添加量分別為混合體系總質(zhì)量的4wt％和3wt％；將向列相液晶復(fù)合體系灌入用鍍有氧化銦錫導(dǎo)電層的 玻璃基板制作的液晶盒中，由間隔墊或玻璃微珠來控制液晶薄膜的厚度為100μm；通過毛細(xì)作用虹吸或使用交流電場控制上述液晶薄膜中的液晶分子取向，使之處于很好的平面織構(gòu)狀態(tài)；在液晶薄膜上加蓋掩膜(所用掩膜的基材為石英玻璃，其形狀為方形，線寬30μm。)，在室溫條件下用紫外光強(qiáng)度為1mW/cm²的365nm的紫外光輻照液晶薄膜18min，制備成反式聚合物分散液晶薄膜，反式聚合物分散液晶薄膜的驅(qū)動(dòng)電壓閾值為3V～100V。

實(shí)施例4

在重量百分比為70wt％的負(fù)介電各向異性小分子液晶(SLC10V513-200)中引入重量百分比為30wt％的液晶性可聚合單體(化合物8)，混合均勻得到混合體系，在該混合體系中加入添加劑-四丁基銨過氯酸鹽和光引發(fā)劑-安息香異丙醚混配出具有負(fù)介電各向異性的向列相液晶復(fù)合體系，添加劑和光引發(fā)劑的添加量分別為混合體系總質(zhì)量的6wt％和6wt％；將向列相液晶復(fù)合體系灌入用鍍有氧化銦錫導(dǎo)電層的玻璃基板制作的液晶盒中，由間隔墊或玻璃微珠來控制液晶薄膜的厚度為200μm；通過毛細(xì)作用虹吸或使用交流電場控制上述液晶薄膜中的液晶分子取向，使之處于很好的平面織構(gòu)狀態(tài)；在液晶薄膜上加蓋掩膜(所用掩膜的基材為PET薄膜，其形狀為方形，線寬40μm。)，在室溫條件下用紫外光強(qiáng)度為3mW/cm²的365nm的紫外光輻照液晶薄膜1min，制備成反式聚合物分散液晶薄膜，反式聚合物分散液晶薄膜的驅(qū)動(dòng)電壓閾值為3V～100V。

實(shí)施例5

在重量百分比為40wt％的負(fù)介電各向異性小分子液晶(SLC10V513-200)中引入重量百分比為60wt％的液晶性可聚合單體(化合物10)，混合均勻得到混合體系，在該混合體系中加入添加劑-十六烷基三甲基溴化銨和光引發(fā)劑-安息香異丙醚混配出具有負(fù)介電各向異性的向列相液晶復(fù)合體系，添加劑和光引發(fā)劑的添加量分別為混合體系總質(zhì)量的10wt％和10wt％；將向列相液晶復(fù)合體系灌入用鍍有氧化銦錫導(dǎo)電層的玻璃基板制作的液晶盒中，由間隔墊或玻璃微珠來控制液晶薄膜的厚度為300μm；通過毛細(xì)作用虹吸或使用交流電場控制上述液晶薄膜中的液晶分子取向，使之處于很好的平面織構(gòu)狀態(tài)；在液晶薄膜上加蓋掩膜(所用掩膜的基材為PET薄膜，其形狀為方形，線寬50μm。)，在室溫條件下用紫外光強(qiáng)度為2mW/cm²的365nm的紫外光輻照液晶薄膜15min，制備成反式聚合物分散液晶薄膜，反式聚合物分散液晶 薄膜的驅(qū)動(dòng)電壓閾值為3V～100V。

最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。