專(zhuān)利名稱(chēng)：一種聚合物分散液晶薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液晶材料應(yīng)用領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種聚合物分散液晶薄 膜的制備方法。
技術(shù)背景聚合物分散液晶(Polymer dispersed liquid crystals,簡(jiǎn)稱(chēng) PDLC)薄膜是一種液晶/高分子復(fù)合電光材料。PDLC薄膜可應(yīng)用在電 控調(diào)光玻璃領(lǐng)域和柔性液晶顯示屏，通過(guò)調(diào)節(jié)外加電場(chǎng)使PDLC薄膜 在透明和不透明兩種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。PDLC膜是將向列相液晶微滴均 勻分散在聚合物基體中而形成的光學(xué)薄膜。PDLC薄膜是一種新型液 晶功能材料，具有良好的電光特性，包括較低的閾值電壓和飽和電壓、 較快的響應(yīng)時(shí)間以及較高的對(duì)比度，并且能廉價(jià)地做成各種形狀、各 種厚度的薄膜。不施加電場(chǎng)時(shí)，PDLC薄膜中液晶微滴的指向矢隨機(jī) 排列，由于光通過(guò)液晶微滴的尋常光折射率(n。)與通過(guò)聚合物基體 的折射率(nP)不匹配，光線在液晶與聚合物界面上發(fā)生多次反射和 折射，因而制備的電控智能玻璃材料呈強(qiáng)烈的散射態(tài)(不透明)；當(dāng) 沿著PDLC薄膜的法向方向施加電場(chǎng)時(shí)，液晶微滴指向矢沿電場(chǎng)取向， 如果選用液晶的尋常光折射率(n。)與聚合物的折射率(np)相匹配， 光線在膜內(nèi)不發(fā)生反射和折射而直接透射出來(lái)，PDLC薄膜呈透明態(tài)； 當(dāng)電場(chǎng)關(guān)閉后，PDLC薄膜中液晶微滴里的液晶分子的指向矢在與高 分子網(wǎng)絡(luò)錨定能作用下回復(fù)隨機(jī)指向，PDLC薄膜又變成光散射態(tài)。PDLC薄膜制備最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是如何保證PDLC膜具有良好的穩(wěn) 定性能以及其優(yōu)良的電光性能。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)PDLC膜的研究主要著
眼于縮短PDLC膜響應(yīng)時(shí)間、降低驅(qū)動(dòng)電壓和提高對(duì)比度等方面。在 制備調(diào)光玻璃用PDLC膜時(shí)，降低PDLC膜的驅(qū)動(dòng)電壓尤其重要。因?yàn)?目前國(guó)際上調(diào)光玻璃用PDLC膜的驅(qū)動(dòng)電壓在36伏以上，例如日本板 銷(xiāo)子公司的產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)電壓在110伏左右。制備驅(qū)動(dòng)電壓在安全電壓 36伏以下的調(diào)光玻璃用PDLC膜，具有重要的學(xué)術(shù)意義和廣闊的市場(chǎng) 潛力。PDLC膜的電光性能與聚合物高分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，因此 光聚合單體的選擇及混配對(duì)PDLC薄膜的電光性能有重要影響。在PDLC薄膜制備過(guò)程中，也經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)高分子網(wǎng)絡(luò)力學(xué)強(qiáng)度不 夠而使PDLC薄膜的電光性能穩(wěn)定性達(dá)不到應(yīng)用要求的現(xiàn)象。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提出一種具有低驅(qū)動(dòng)電壓、聚合物網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度 高、電光性能穩(wěn)定的PDLC薄膜的制備方法。本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)-一種聚合物分散液晶薄膜的制備方法，按以下步驟進(jìn)行① 按質(zhì)量比將1， 2-二正烯丁基苯乙炔化合物，剛性雙官能團(tuán)丙 烯酸酯類(lèi)可聚合單體，甲基丙烯酸甲酯按8: 2: 3 8: 3: 2混合均 勻，并將該混合物作為聚合物分散液晶薄膜的聚合單體；② 將向列型液晶與步驟①所得的聚合單體按質(zhì)量比2: 8 8: 2 比例混合均勻，在室溫下形成各向同性液體；③ 將光弓I發(fā)劑、玻璃微珠與步驟②所得各向同性液體均勻混合后 夾在兩片透明的氧化銦錫導(dǎo)電玻璃或透明的氧化銦錫導(dǎo)電塑料薄膜 中，壓勻，形成膜層；④ 在一定溫度下，溫度控制在各向同性液體的清亮點(diǎn)以上0. 5 3.(TC，用紫外光照射步驟(D所得膜層1 5分鐘，使膜層固化成聚合 物分散液晶薄膜。 本發(fā)明的目的還可以通過(guò)以下技術(shù)措施來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn) 前述的聚合物分散液晶薄膜的配方制備方法，其中所述步驟①中，1，2-二正烯丁基苯乙炔化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)為前述的聚合物分散液晶薄膜的制備方法，其中所述步驟①中，剛 性雙官能團(tuán)丙烯酸酯類(lèi)可聚合單體的化學(xué)結(jié)構(gòu)為前述的聚合物分散液晶薄膜的制備方法，其中所述步驟③中，光 引發(fā)劑含量為各向同性液體總質(zhì)量的1% 5. 0%。前述的聚合物分散液晶薄膜的制備方法，其中所述步驟③中，玻璃微珠粒徑為15 20//m，含量為聚合物分散液晶聚合單體總質(zhì)量的 0.5 1.0%。前述的聚合物分散液晶薄膜的制備方法，其中所述步驟③中，膜 層厚度為15 20.0"m。前述的聚合物分散液晶薄膜的制備方法，其中所述步驟④中，用 365nm的紫外光進(jìn)行照射，紫外光強(qiáng)度為20. 0 60. 0 mW/m2。前述的聚合物分散液晶薄膜的制備方法，其中所述步驟④中，溫 度為-10 +3(TC。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為①由于1，2-二正烯丁基苯乙炔化合物具有液 晶性，和液晶材料共混后，不會(huì)嚴(yán)重影響混合物的清亮點(diǎn)，易于調(diào)控 液晶材料的清亮點(diǎn)；②由于1， 2-二正烯丁基苯乙炔化合物粘度較低、 分子不具有極性，有利于在光聚合反應(yīng)中分子進(jìn)行擴(kuò)散，所以所制備的PDLC薄膜中高分子網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)眼較大、驅(qū)動(dòng)電壓較低；(Dl,2-二正 烯丁基苯乙炔化合物的分子中含有兩個(gè)苯環(huán)，所制備的高分子網(wǎng)絡(luò)的 力學(xué)強(qiáng)度高、收縮性小，有利于形成穩(wěn)定的高分子網(wǎng)絡(luò)，從而可以制 備電光性能穩(wěn)定的PDLC薄膜。因此，本發(fā)明使用l，2-二正烯丁基苯 乙炔化合物可以制備具有低驅(qū)動(dòng)電壓(36伏以下)和電光性能穩(wěn)定 的TOLC薄膜。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例二與比較例一的電光性能曲線。圖2為本發(fā)明實(shí)施例二的PDLC高分子網(wǎng)絡(luò)掃描電鏡(SEM)照片。圖3為比較例一的PDLC高分子網(wǎng)絡(luò)掃描電鏡(SEM)照片。圖4為本發(fā)明實(shí)施例二與比較例一的關(guān)態(tài)透過(guò)率隨入射波長(zhǎng)變化曲線圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一本實(shí)施例是一種低驅(qū)動(dòng)電壓、高對(duì)比度PDLC薄膜的制備方法，按以下步驟進(jìn)行(l)將1，2-二正烯丁基苯乙炔化合物，剛性雙官能團(tuán)丙烯酸酯類(lèi)可聚合單體，甲基丙烯酸甲酯按質(zhì)量比8: 2: 3混合均勻，并將該混合體系作為聚合單體。1， 2-二正烯丁基苯乙炔的化學(xué)結(jié)構(gòu)為剛性雙官能團(tuán)丙烯酸酯類(lèi)可聚合單體的化學(xué)結(jié)構(gòu)為: (2) 將向列型液晶與聚合物分散液晶的聚合單體按質(zhì)量比2: 8混 合均勻，在室溫下(-0.5°C)形成各向同性液體，選用的向列型液晶 為SLC7011-100(石家莊永生華清液晶有限公司)。
(3) 將光引發(fā)劑、玻璃微珠與各向同性液體均勻混合后夾在兩片透 明的氧化銦錫導(dǎo)電玻璃或透明的氧化銦錫導(dǎo)電塑料薄膜中，壓勻，形 成15wm厚的膜層。光引發(fā)劑為Irgacure 651 (東京化成公司)，含 量為各向同性液體總質(zhì)量的1.0%。玻璃微珠粒徑為15um,控制PDLC 膜的厚度，玻璃微珠的含量約為聚合物分散液晶的聚合單體總質(zhì)量的 0.5%。
(4) 在-l(TC下用365nm的紫外光照射膜層，紫外光強(qiáng)度為60.0 mW/m2,光照時(shí)間為1分鐘，得到PDLC薄膜，然后將制得的PDLC膜 與玻璃復(fù)合即得所需的電控智能玻璃材料。紫外光強(qiáng)度可以通過(guò)調(diào)節(jié) 紫外燈和樣品的距離加以調(diào)節(jié)，從而控制PDLC膜聚合速率。聚合溫 度通過(guò)溫控臺(tái)控制在可聚合單體/向列型液晶混合體系清亮點(diǎn)以上 0. 5 3. (TC，可聚合單體/向列型液晶混合體系清亮點(diǎn)即該混合體系 各向異性向各向同性轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度，可用示差掃描量熱法(DSC)準(zhǔn) 確測(cè)量。
實(shí)施例二本實(shí)施例是一種低驅(qū)動(dòng)電壓、高對(duì)比度PDLC薄膜的制備方法， 按以下步驟進(jìn)行(l)將1，2-二正烯丁基苯乙炔化合物、剛性雙官能團(tuán)丙烯酸酯類(lèi) 可聚合單體、甲基丙烯酸甲酯按質(zhì)量比8: 3: 2混合均勻，并將該混 合體系作為聚合單體。
(2) 將向列型液晶與聚合物分散液晶的聚合單體按質(zhì)量比6: 4混 合均勻，在室溫下(-0.5°C)形成各向同性液體，選用的向列型液晶 為SLC7011-100(石家莊永生華清液晶有限公司)。(3) 將光引發(fā)劑、玻璃微珠與各向同性液體均勻混合后夾在兩片透 明的氧化銦錫導(dǎo)電玻璃或透明的氧化銦錫導(dǎo)電塑料薄膜中，壓勻，形 成18um厚的膜層。光引發(fā)劑為Irgacure 651 (東京化成公司)，含 量為各向同性液體總質(zhì)量的2.5%。玻璃微珠粒徑為18wm，控制PDLC 膜的厚度，玻璃微珠的含量約為聚合物分散液晶的聚合單體總質(zhì)量的 0.8%。(4) 在0r下用365nm的紫外光照射膜層，紫外光強(qiáng)度為40.0 mW/m2，光照時(shí)間為3.0分鐘，得到PDLC薄膜，然后將制得的PDLC 膜與玻璃復(fù)合即得所需的電控智能玻璃材料。紫外光強(qiáng)度可以通過(guò)調(diào) 節(jié)紫外燈和樣品的距離加以調(diào)節(jié)，從而控制PDLC膜聚合速率。聚合 溫度通過(guò)溫控臺(tái)控制在可聚合單體/向列型液晶混合體系清亮點(diǎn)以上 0. 5 3. (TC，可聚合單體/向列型液晶混合體系清亮點(diǎn)即該混合體系 各向異性向各向同性轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度，可用示差掃描量熱法(DSC)準(zhǔn) 確測(cè)量。實(shí)施例三本實(shí)施例是一種低驅(qū)動(dòng)電壓、高對(duì)比度PDLC薄膜的制備方法， 按以下步驟進(jìn)行(1) 將1， 2-二正烯丁基苯乙炔化合物、剛性雙官能團(tuán)丙烯酸酯類(lèi) 可聚合單體、甲基丙烯酸甲酯按質(zhì)量比8: 3: 2混合均勻，并將該混 合體系作為聚合單體。(2) 將向列型液晶與聚合物分散液晶的聚合單體按質(zhì)量比8: 2混 合均勻，在室溫下(-0.5°C)形成各向同性液體，選用的向列型液晶
為SLC7011-100(石家莊永生華清液晶有限公司)。(3) 將光引發(fā)劑、玻璃微珠與各向同性液體均勻混合后夾在兩片透明的氧化銦錫導(dǎo)電玻璃或透明的氧化銦錫導(dǎo)電塑料薄膜中，壓勻，形 成20"m厚的膜層。光引發(fā)劑為Irgacure 651 (東京化成公司)，含 量為各向同性液體總質(zhì)量的5%。玻璃微珠粒徑為20"m，控制PDLC 膜的厚度，玻璃微珠的含量約為聚合物分散液晶的聚合單體總質(zhì)量的 1%。(4) 在3(TC下用365nm的紫外光照射膜層，紫外光強(qiáng)度為20.0 mW/m2，光照時(shí)間為5分鐘，得到PDLC薄膜，然后將制得的PDLC膜 與玻璃復(fù)合即得所需的電控智能玻璃材料。紫外光強(qiáng)度可以通過(guò)調(diào)節(jié) 紫外燈和樣品的距離加以調(diào)節(jié)，從而控制PDLC膜聚合速率。聚合溫 度通過(guò)溫控臺(tái)控制在可聚合單體/向列型液晶混合體系清亮點(diǎn)以上 0. 5 3. (TC，可聚合單體/向列型液晶混合體系清亮點(diǎn)即該混合體系 各向異性向各向同性轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度，可用示差掃描量熱法(DSC)準(zhǔn)用液晶綜合參數(shù)測(cè)試儀測(cè)得實(shí)施例二的PDLC薄膜的電光曲 線如圖l (Sample 1)所示，圖中縱座標(biāo)為透過(guò)率，橫座標(biāo)為施 加電壓。實(shí)施例二的PDLC薄膜高分子網(wǎng)絡(luò)的掃描電鏡(SEM)圖 片如圖2所示。實(shí)施例二的PDLC薄膜的關(guān)態(tài)透過(guò)率隨入射波長(zhǎng) 變化曲線如圖4 (Sample 1)所示，圖中縱座標(biāo)為透過(guò)率，橫座標(biāo)為波長(zhǎng)。 比較例一本實(shí)施例作為實(shí)施例二的比較例，將剛性雙官能團(tuán)丙烯酸酯類(lèi)可 聚合單體與甲基丙烯酸甲酯按質(zhì)量比為8: 5混合均勻，并將該混合 體系作為聚合單體。選用向列相液晶為SLC7011 — 100(石家莊永生華 清液晶有限公司)。將向列型液晶與上述混配可聚合單體按質(zhì)量比6: 4混合均勻，在室溫下(2. 3°C )形成各向同性液體。光引發(fā)劑Irgacure 651含量為單體總質(zhì)量的5. 0%。加入粒徑為20 wm的玻璃微珠，控 制PDLC膜的厚度。玻璃微珠的含量約為混合體系總質(zhì)量的0. 5 1. 0 %。將向列型液晶、可聚合單體、光引發(fā)劑和納米微珠均勻混合后夾 在兩片鍍有IT0的透明導(dǎo)電膜中間，用輥壓勻，形成20. 0//m厚的膜 層，在一定3. (TC下用365nm的紫外光進(jìn)行照射。紫外光強(qiáng)度為20. 0 mW/m2，光照時(shí)間為5.0分鐘，得到PDLC薄膜，然后將制得的PDLC 膜與玻璃復(fù)合即得所需的電控智能玻璃材料。比較例中PDLC薄膜的電光曲線如圖1 (Sample 2)所示，圖中 縱座標(biāo)為透過(guò)率，橫座標(biāo)為施加電壓。PDLC薄膜高分子網(wǎng)絡(luò)的掃描 電鏡(SEM)圖片如圖3所示。PDLC薄膜的關(guān)態(tài)透過(guò)率隨入射波長(zhǎng)變 化曲線如圖4 (Sample 2)所示，圖中縱座標(biāo)為透過(guò)率，橫座標(biāo)為波 長(zhǎng)。從圖1曲線中可以看出，與不含有1，2-二正烯丁基苯乙炔化合 物的比較例相比，含有1，2-二正烯丁基苯乙炔化合物的實(shí)施例具有 較低的閾值電壓和飽和電壓，飽和驅(qū)動(dòng)電壓小于36伏。同時(shí)通過(guò)老化試驗(yàn)已經(jīng)證明，采用甲基丙烯酸甲酯/SLC7011 — 100體系制備的PDLC薄膜，電場(chǎng)開(kāi)關(guān)2000次以后，對(duì)比度下降了 37 %。而采用實(shí)施例和比較例體系制備的PDLC薄膜，電場(chǎng)開(kāi)關(guān)10000 次以后，對(duì)比度下降不到2%。因此從電光性能穩(wěn)定性的角度來(lái)看， 既含有1， 2-二正烯丁基苯乙炔化合物又含有剛性雙官能團(tuán)丙烯酸酯 類(lèi)可聚合單體、含有剛性雙官能團(tuán)丙烯酸酯類(lèi)可聚合單體體系制備的 PDLC薄膜，具有良好的電光性能穩(wěn)定性。從降低飽和驅(qū)動(dòng)電壓的角度來(lái)看，既含有1,2-二正烯丁基苯乙
炔化合物又含有剛性雙官能團(tuán)丙烯酸酯類(lèi)可聚合單體體系制備的PDLC薄膜具有較低的驅(qū)動(dòng)電壓。但不含有剛性雙官能團(tuán)丙烯酸酯類(lèi) 可聚合單體的體系難以在紫外光照射下進(jìn)行聚合，因此理想的PDLC 薄膜是既含有1， 2-二正烯丁基苯乙炔化合物又含有剛性雙官能團(tuán)丙 烯酸酯類(lèi)可聚合單體體系制備的PDLC薄膜。從圖2和圖3的掃描電鏡圖片可以看出，實(shí)施例比比較例的高分 子網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)眼較大，因此實(shí)施例具有較低的驅(qū)動(dòng)電壓從圖4曲線中可以看出，實(shí)施例與比較例相比，實(shí)施例在可見(jiàn)光 波長(zhǎng)范圍內(nèi)的關(guān)態(tài)透過(guò)率較高。
權(quán)利要求
1. 一種聚合物分散液晶薄膜的制備方法，其特征在于按以下 步驟進(jìn)行① 按質(zhì)量比將1， 2-二正烯丁基苯乙炔化合物，剛性雙官能團(tuán)丙 烯酸酯類(lèi)可聚合單體，甲基丙烯酸甲酯按8: 2: 3 8: 3: 2混合均 勻，并將該混合物作為聚合物分散液晶薄膜的聚合單體；② 將向列型液晶與步驟①所得的聚合單體按質(zhì)量比2: 8 8: 2 比例混合均勻，在室溫下形成各向同性液體；③ 將光引發(fā)劑、玻璃微珠與步驟②所得各向同性液體均勻混合后 夾在兩片透明的氧化銦錫導(dǎo)電玻璃或透明的氧化銦錫導(dǎo)電塑料薄膜 中，壓勻，形成膜層；④ 在一定溫度下，溫度控制在各向同性液體的清亮點(diǎn)以上0. 5 3.0°C，用紫外光照射步驟③所得膜層1 5分鐘，使膜層固化成聚合 物分散液晶薄膜。
2.如權(quán)利要求1所述的聚合物分散液晶薄膜的配方制備方法， 其特征在于所述步驟①中，1,2-二正烯丁基苯乙炔化合物的化學(xué)結(jié) 構(gòu)為-
3.如權(quán)利要求1所述的聚合物分散液晶薄膜的制備方法，其特 征在于所述步驟①中，剛性雙官能團(tuán)丙烯酸酯類(lèi)可聚合單體的化學(xué)結(jié)構(gòu)為- <formula>formula see original document page 3</formula>
4. 如權(quán)利要求1所述的聚合物分散液晶薄膜的制備方法，其特征在于所述步驟③中，光引發(fā)劑含量為各向同性液體總質(zhì)量的1% 5. 0%。
5. 如權(quán)利要求1所述的聚合物分散液晶薄膜的制備方法，其特 征在于所述步驟③中，玻璃微珠粒徑為15 20ym，含量為步驟① 聚合單體總質(zhì)量的0. 5 1. 0%。
6. 如權(quán)利要求1所述的聚合物分散液晶薄膜的制備方法，其特 征在于所述步驟③中，膜層厚度為15 20.0um。
7. 如權(quán)利要求1所述的聚合物分散液晶薄膜的制備方法，其特 征在于所述步驟④中，用365nm的紫外光進(jìn)行照射，紫外光強(qiáng)度為 20. 0 60. 0 mW/m2。
8. 如權(quán)利要求1所述的聚合物分散液晶薄膜的制備方法，其特 征在于所述步驟④中，所述的一定溫度為-10 +30°C。
全文摘要
本發(fā)明屬于液晶材料應(yīng)用及相關(guān)領(lǐng)域，是一種聚合物分散液晶(PDLC)薄膜的制備方法，將1，2-二正烯丁基苯乙炔化合物，剛性雙官能團(tuán)丙烯酸酯類(lèi)可聚合單體，甲基丙烯酸甲酯按質(zhì)量比8∶2∶3～8∶3∶2混合均勻，并將該混合物作為聚合物分散液晶薄膜的聚合單體與列型液晶按質(zhì)量比2∶8～8∶2混合均勻，在室溫下形成各向同性液體。將各向同性液體、光引發(fā)劑和納米微珠均勻混合后夾在兩片鍍有ITO的透明導(dǎo)電膜中間，用輥壓勻，形成膜層，在各向同性液體的清亮點(diǎn)以上0.5～3℃內(nèi)用365nm的紫外光進(jìn)行照射得到PDLC薄膜。本發(fā)明可改善PDLC材料的驅(qū)動(dòng)電壓，增強(qiáng)聚合物網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度、從而提高PDLC薄膜電光性能的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)C08L33/04GK101121887SQ20071002610
公開(kāi)日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月15日
發(fā)明者姜樹(shù)改, 張國(guó)良 申請(qǐng)人:江蘇森然化工有限公司