本發(fā)明屬于液晶應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明提供了一種聚合物分散雙穩(wěn)態(tài)近晶A相液晶薄膜及其制備方法，制備的薄膜材料可廣泛用于建筑貼膜等領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

聚合物分散液晶(PDLC)材料，是一種聚合物與液晶的復(fù)合材料，可以實(shí)現(xiàn)多種功能、應(yīng)用價(jià)值極高。目前市面上的PDLC薄膜材料，一般有兩種狀態(tài)，散射態(tài)與透過(guò)態(tài)，這兩種狀態(tài)中，通常有一種是常態(tài)，即無(wú)需加電維持的狀態(tài)，而另一種是通電態(tài)，即需持續(xù)加電來(lái)維持。通常正性液晶的PDLC薄膜在施加電壓下，分散在聚合物基體中的液晶微滴會(huì)隨之場(chǎng)致取向，場(chǎng)致取向態(tài)下折射率與聚合物基體折射率匹配，則呈現(xiàn)出一種光透過(guò)的狀態(tài)，否則在無(wú)電場(chǎng)場(chǎng)致取向狀態(tài)，液晶折射率與聚合物基體折射率不匹配，呈現(xiàn)光散射態(tài)。制備PDLC的方式有聚合分相法、溫度分相法、溶液分相法等，其中紫外聚合引發(fā)分相制備PDLC的方法在市場(chǎng)應(yīng)用中最為常用。可以看出，目前市面上的PDLC薄膜有一個(gè)狀態(tài)需要持續(xù)加電維持，同時(shí)，市場(chǎng)上的PDLC材料中的液晶，通常用的是介電各向異性為正的向列相液晶，對(duì)于SmA相液晶的PDLC產(chǎn)品還未見(jiàn)到。

雙穩(wěn)態(tài)型液晶材料，有兩種常態(tài)，即有兩種無(wú)需加電維持的狀態(tài)，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保意義重大。近晶A(SmA)相液晶具備制備雙穩(wěn)態(tài)液晶薄膜的性質(zhì)。SmA相液晶材料實(shí)現(xiàn)雙穩(wěn)態(tài)性能的原理為：在一定大小的高頻電壓作用下，離子液體不可以再沿著電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，而是發(fā)生原位震蕩，因此SmA相液晶分子不會(huì)被干擾，因?yàn)檎殡娦阅芏与妶?chǎng)方向排列，最終呈現(xiàn)光透過(guò)態(tài)；在一定大小的低頻的電壓作用下，離子液體沿著電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與液晶分子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生擾亂作用，呈現(xiàn)出光的散射狀態(tài)。又由于SmA相液晶本身粘度較大，會(huì)在撤銷(xiāo)電壓后維持在施加電壓時(shí)的狀態(tài)，因此實(shí)現(xiàn)雙穩(wěn)態(tài)。上述SmA相液晶材料可以呈現(xiàn)散射態(tài)的原理一般稱為動(dòng)態(tài)散射，這種動(dòng)態(tài)散射作用通常是發(fā)生在負(fù)性向列相液晶材料中，而正性向列相液晶材料中目前無(wú)這一現(xiàn)象。目前市場(chǎng)上還未見(jiàn)將具備雙穩(wěn)態(tài)性能的SmA相液晶材料分散在聚合物基體中，制成具備的雙穩(wěn)態(tài)PDLC薄膜材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種聚合物分散雙穩(wěn)態(tài)近晶A相液晶薄膜的制備方法，該方法制備的薄膜同時(shí)具備穩(wěn)定性優(yōu)異、響應(yīng)模式簡(jiǎn)單、對(duì)比度較高的優(yōu)點(diǎn)，是一種良好的節(jié)能環(huán)保材料，在建筑和汽車(chē)門(mén)窗、柔性電子紙方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種聚合物分散雙穩(wěn)態(tài)近晶A相液晶薄膜的制備方法，所述方法包括以下步驟：

將紫外光可聚合單體、介電各向異性為正的近晶A相液晶、離子液體、光引發(fā)劑、玻璃微珠按配比混勻后置于兩片鍍有氧化銦錫薄膜之間，擠壓成薄膜，紫外光照射聚合得到聚合物分散雙穩(wěn)態(tài)近晶A相液晶薄膜。

進(jìn)一步地，紫外光可聚合單體質(zhì)量比為10％-50％，介電各向異性為正的近晶A相液晶質(zhì)量比為50％-90％；

離子液體添加量為紫外光可聚合單體與介電各向異性為正的近晶A相液晶總質(zhì)量的0.05％-5％，光引發(fā)劑的添加量為紫外光可聚合單體與介電各向異性為正的近晶A相液晶總質(zhì)量的0.1％-10％，玻璃微珠的添加量為紫外光可聚合單體與介電各向異性為正的近晶A相液晶總質(zhì)量的0.1％-10％。

上述方法中，擠壓成薄膜的厚度為0.5-40μm。

在0℃-100℃下進(jìn)行紫外光照射，紫外光強(qiáng)為1-20mw/cm²，照射時(shí)間為1-30分鐘。

優(yōu)選地，所述紫外可聚合單體包括不飽和聚酯類(lèi)紫外可聚合單體、環(huán)氧丙烯酸酯類(lèi)紫外可聚合單體、聚氨酯丙烯酸酯類(lèi)紫外可聚合單體、聚酯丙烯酸酯類(lèi)紫外可聚合單體、環(huán)氧丙烯酸酯類(lèi)紫外可聚合單體、多烯硫醇體系紫外可聚合單體、聚醚丙烯酸酯類(lèi)紫外可聚合單體、水性丙烯酸酯類(lèi)紫外可聚合單體、乙烯基醚類(lèi)紫外可聚合單體中的一種或多種。

更優(yōu)選地，所述丙烯酸酯類(lèi)紫外光可聚合單體為丙烯酸-3,5,5-三甲基己酯、甲基丙烯酸異冰酯、聚乙二醇二丙烯酸酯600中的一種或多種。

優(yōu)選地，所述光引發(fā)劑選自下述化合物中的一種或幾種：二苯甲酮、安息香雙甲醚(Irgacure 651)、2-氯代硫雜蒽酮(CTX)、2,4-二乙基硫雜蒽酮(DETX)、異丙基硫雜蒽酮(ITX)、2-羥基-2,2-甲基-1-苯基丙酮(UV1173)、1-羥基環(huán)己基苯甲酮(UV184)、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉基-1-丙酮(907)、2-苯基-2-N-二甲氨基-1-(4-嗎啉苯基)-丁酮(369)、2，4，6-三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦(TPO)。

優(yōu)選地，介電各向異性為正的近晶A相液晶為聯(lián)苯氰類(lèi)介電各向異性為正的近晶A相液晶或硅氧烷類(lèi)介電各向異性為正的近晶A相液晶。

更優(yōu)選地，聯(lián)苯氰類(lèi)介電各向異性為正的近晶A相液晶為8CB、10CB、12CB，其中8CB：10CB：12CB的質(zhì)量比為49：21：30。

本發(fā)明還提供了上述聚合物分散雙穩(wěn)態(tài)近晶A相液晶薄膜的制備方法所制備的聚合物分散雙穩(wěn)態(tài)近晶A相液晶薄膜。

本發(fā)明利用聚合物分散SmA相液晶的方法，獲得具備雙穩(wěn)態(tài)性能的薄膜。雙穩(wěn)態(tài)指可在零場(chǎng)下保持透明態(tài)、散射態(tài)兩種穩(wěn)態(tài)。兩種穩(wěn)態(tài)通過(guò)施加一次性電壓進(jìn)行切換，即當(dāng)對(duì)薄膜施加高頻電場(chǎng)時(shí)，液晶分子從焦錐織構(gòu)變?yōu)榇怪比∠虻姆肿优帕袪顟B(tài)，薄膜從光散射狀態(tài)變?yōu)橥该鳡顟B(tài)，電場(chǎng)關(guān)閉后，該透明狀態(tài)可以穩(wěn)定保持下來(lái)(10天以上)；當(dāng)對(duì)薄膜施加低頻電場(chǎng)時(shí)，液晶分子從垂直取向變?yōu)榻瑰F織構(gòu)的分子排列狀態(tài)，薄膜從透明狀態(tài)變?yōu)楣馍⑸錉顟B(tài)，電場(chǎng)關(guān)閉后，該光散射狀態(tài)可以穩(wěn)定保持下來(lái)(10天以上)。

本發(fā)明中的近晶A相液晶為nCB，其化學(xué)結(jié)構(gòu)如下式：

其中，n＝8，10，12；

本發(fā)明中的紫外可聚合單體化學(xué)結(jié)構(gòu)如下式所示：

丙烯酸-3,5,5-三甲基己酯(TMHA)：

甲基丙烯酸異冰酯(IBMA)：

聚乙二醇二丙烯酸酯600(PEGDA600)：n≈14。

本發(fā)明中的離子液體為十六烷基-3-甲基咪唑溴鹽：

本發(fā)明中的光引發(fā)劑：安息香雙甲醚(Irgacure 651)：

本發(fā)明中由于SmA相粘度較大、分子末端鏈較長(zhǎng)而發(fā)生纏繞，因此離子的移動(dòng)破壞了液晶分子的取向，造成正性SmA相能發(fā)生動(dòng)態(tài)散射。

附圖說(shuō)明

圖1和圖2是實(shí)施例1制備的聚合物分散雙穩(wěn)態(tài)SmA相液晶薄膜的電光曲線圖；

圖3是實(shí)施例1制備的聚合物分散雙穩(wěn)態(tài)SmA相液晶薄膜的掃描電鏡圖；

圖4和圖5是實(shí)施例2制備的聚合物分散雙穩(wěn)態(tài)SmA相液晶薄膜的電光曲線圖；

圖6和圖7是實(shí)施例3制備的聚合物分散雙穩(wěn)態(tài)SmA相液晶薄膜的電光曲線圖。

具體實(shí)施方式

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

實(shí)施例1

按照表1中樣品比例配樣，在80℃烘箱中加熱至清亮，取出混勻，滴入兩片鍍有氧化銦錫薄膜之間，滾軸壓制成40μm的薄膜。在紫外光(365nm)強(qiáng)度為3.0mW/cm²光強(qiáng)下照射10分鐘，溫度為30℃。得到樣品進(jìn)行電光性能測(cè)試，測(cè)試方法為，利用紫外-可見(jiàn)-近紅外分光光度計(jì)，測(cè)試632nm波長(zhǎng)下樣品的光透過(guò)率，參比為空液晶盒。透過(guò)態(tài)測(cè)試透過(guò)率方法為，以20V為步長(zhǎng)依次施加5KHz，20V至160V電壓，每次測(cè)試后均需施加0.01Hz，160V電壓使其恢復(fù)為散射態(tài)；散射態(tài)測(cè)試透過(guò)率方法為，以20V為步長(zhǎng)依次施加0.01Hz，20V至160V電壓，每次測(cè)試后均施加5KHz，160V電壓使其恢復(fù)為透明態(tài)。得到電光曲線圖如圖1和圖2所示，從圖1和圖2可以看出，樣品透過(guò)率可以通過(guò)施加電壓而發(fā)生透明態(tài)與散射態(tài)之間的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)雙穩(wěn)態(tài)性能。。以30天為周期測(cè)試樣品的穩(wěn)態(tài)性能，得到樣品雙穩(wěn)態(tài)的兩種穩(wěn)態(tài)均可保持30天。將測(cè)試后樣品置于環(huán)己烷溶劑中，泡去液晶后，所得網(wǎng)絡(luò)樣品用掃描電鏡觀察，如圖3，從圖3可以看出，樣品中形成了可以起到機(jī)械穩(wěn)定液晶作用的聚合物分散網(wǎng)絡(luò)。

表1 實(shí)施例1中樣品比例

實(shí)施例2

按照表2中樣品比例配樣，在80℃烘箱中加熱至清亮，取出混勻，滴入兩片鍍有氧化銦錫薄膜之間，滾軸壓制成20μm的薄膜。在紫外光(365nm)強(qiáng)度為20mW/cm²光強(qiáng)下照射1分鐘，溫度為100℃。得到樣品進(jìn)行電光性能測(cè)試，測(cè)試方法為，利用紫外-可見(jiàn)-近紅外分光光度計(jì)，測(cè)試632nm波長(zhǎng)下樣品的光透過(guò)率，參比為空液晶盒。透過(guò)態(tài)測(cè)試透過(guò)率方法為，以20V為步長(zhǎng)依次施加5KHz，20V至160V電壓，每次測(cè)試后均需施加0.01Hz，160V電壓使其恢復(fù)為散射態(tài)；散射態(tài)測(cè)試透過(guò)率方法為，以20V為步長(zhǎng)依次施加0.01Hz，20V至160V電壓，每次測(cè)試后均施加5KHz，160V電壓使其恢復(fù)為透明態(tài)。得到電光曲線圖如圖4和圖5所示，從圖4和圖5可以看出，樣品透過(guò)率可以通過(guò)施加電壓而發(fā)生透明態(tài)與散射態(tài)之間的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)雙穩(wěn)態(tài)性能。并以30天為周期測(cè)試樣品的穩(wěn)態(tài)性能，得到樣品雙穩(wěn)態(tài)的兩種穩(wěn)態(tài)均可保持30天。

表2 實(shí)施例2中樣品比例

實(shí)施例3

按照表3中樣品比例配樣，在80℃烘箱中加熱至清亮，取出混勻，滴入兩片鍍有氧化銦錫薄膜之間，滾軸壓制成0.5μm的薄膜。在紫外光(365nm)強(qiáng)度為1mW/cm²光強(qiáng)下照射30分鐘，溫度為0℃。得到樣品進(jìn)行電光性能測(cè)試，測(cè)試方法為，利用紫外-可見(jiàn)-近紅外分光光度計(jì)，測(cè)試632nm波長(zhǎng)下樣品的光透過(guò)率，參比為空液晶盒。透過(guò)態(tài)測(cè)試透過(guò)率方法為，以20V為步長(zhǎng)依次施加5KHz，20V至160V電壓，每次測(cè)試后均需施加0.01Hz、160V電壓使其恢復(fù)為散射態(tài)；散射態(tài)測(cè)試透過(guò)率方法為，以20V為步長(zhǎng)依次施加0.01Hz，20V至160V電壓，每次測(cè)試后均施加5KHz、160V電壓使其恢復(fù)為透明態(tài)。得到電光曲線圖如圖6和圖7所示，從圖6和圖7可以看出，樣品透過(guò)率可以通過(guò)施加電壓而發(fā)生透明態(tài)與散射態(tài)之間的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)雙穩(wěn)態(tài)性能。并以30天為周期測(cè)試樣品的穩(wěn)態(tài)性能，得到樣品雙穩(wěn)態(tài)的兩種穩(wěn)態(tài)均可保持30天。

表3 實(shí)施例3中樣品比例

最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，對(duì)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。