CN100406987C - 一种聚合物分散液晶薄膜的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种聚合物分散液晶薄膜的制备方法，属于液晶应用领域。本发明是将单体与液晶材料按质量百分比为2∶8～5∶5之间混和均匀，加入玻璃微珠、光引发剂按一定比例混合均匀，涂覆于两层透明氧化铟锡导电塑料薄膜之间，通过滚轴挤压成薄膜，在实验所用配方混合体系清亮点以上0.5℃～150℃之间的温度下，采用照射强度为15-50mW/cm²的紫外光，照射1～15分钟，固化成PDLC薄膜。优点在于：刚性链段加强了聚合物网络的热稳定性；单体与液晶的相容性优化了聚合物网络的结构，在提高聚合物分散液晶薄膜材料热稳定性的同时提高聚合物分散液晶材料的综合电—光性能。

Description

一种聚合物分散液晶薄膜的制备方法

技术领域

本发明属于液晶应用技术领域，特别是提供了一种聚合物分散液晶薄膜的制备方法，制备的薄膜材料可以广泛应用于液晶显示、智能玻璃及其相关领域的研究中。

背景技术

目前，聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal：PDLC)薄膜材料作为一类新型的液晶/高分子薄膜复合材料已经得到了广泛的应用。它是将小分子液晶以微滴的形式分散在聚合物基体中，在外场(如交流电场、热场等)作用下，这种薄膜材料能够呈现透射和散射两种不同的光学状态。PDLC薄膜材料克服了许多传统液晶显示器(Liquid Crystal Display：LCD)的缺点，如不需偏振片、两基板间距离不需要严格控制、基板内表面不需取向处理，因此在制备柔软的高亮度、宽视角的液晶屏方面具有广阔的潜在的应用前景。目前，针对PDLC薄膜材料的研究主要集中在如何获得对比度高、驱动电压低、在动态图像或投影显示上不出现透过率滞后现象、响应速度快和稳定性高的综合性能优异的PDLC薄膜材料上。

影响PDLC薄膜电-光性能的因素主要有：

1.PDLC薄膜的相分布情况(包括液晶微滴与聚合物网络之间的相互作用、聚合物网络微观形貌、液晶微滴的大小、形状、自组织结构型等)，目前已经被证明可以有效地改善PDLC薄膜材料性能的方法有：改善工艺条件，采用制备方法，选用相容性适宜的单体和液晶等。例如：文献“工艺条件对PDLC膜相应时间的影响分析”(电子器件，1996，9：175-177)；

2.应用的原料性能(包括所用液晶和预聚物的类型、添加染色分子等)，比较有效地改善PDLC薄膜材料性能的方法有：改变液晶的类型，选用不同的单体(选用单体应注意：单体的结构、分子量及液晶的相容性等)，根据不同的原料选择相应的光引发剂类型。例如：文献“Effect of Prepolymer Structure on theElectro-optic Performance of Polymer Dispersed Liquid Crystals”(PolymerInternational，1998，46：143-149)。

发明内容

本发明的目的在于：提供一类新型PDLC薄膜材料的制备方法提高了聚合物网络的热稳定性和力学性能。

本发明通过在PDLC薄膜的配方体系中加入刚性单体，使其聚合或是与其他单体共聚形成聚合物网络，将刚性链段引入到聚合物网络中，利用引入的刚性链段来改善PDLC薄膜材料中聚合物网络的稳定性；同时利用单体与液晶的相容性控制PDLC薄膜材料的相分离过程，使之形成具有适当聚合物网络结构的PDLC薄膜材料。因而可以在提高PDLC薄膜材料热稳定性的同时提高其综合电-光性能。

本发明的关键是要确定选用单体的类型，需要注意的是单体中含有具有适当的刚性基团的光可聚合性化合物；同时选用的单体要与液晶材料具有适当的相容性。

本发明是将单体与液晶材料按质量百分比为2∶8～5∶5之间混和均匀，加入玻璃微珠(等级为5-20μm，与液晶和单体的混合物质量比为1∶99)、光引发剂(与单体的质量比5∶95-10∶90)等按一定比例混合均匀，涂覆于两层透明氧化铟锡导电塑料薄膜之间，通过滚轴挤压成薄膜，在单体和液晶混合体系清亮点(即配方体系从各向异性体到各向同性体的转变温度)以上0.5℃～150℃之间的温度下，采用照射强度为15-50mW/cm²的紫外光，照射1～15分钟，固化成PDLC薄膜。

本发明所述的单体，即为光可聚合性化合物的混合物，其中所述的单体中含有强刚性链段的光可聚合性化合物及其齐聚物，即含有多环芳烃、含有稠环芳烃，杂环，环多烯，脂环烃，含有炔基、含有共轭双键等官能团的等刚性链段的光可聚合化合物，或侧基极性强、侧基为较短烷基链、侧基的分支多的光可聚合性化合物等等。

本发明所述的液晶材料为：与所选单体折射率向匹配的向列相液晶材料。所述的玻璃微珠为5-20μm，且其加入量为液晶和单体的混合物体系质量的0.5％～1％：；所述的光引发剂含有的紫外感光基团的紫外吸收波段应与所选用的单体含有的紫外感光基团的紫外吸收波段相一致，，且与单体的质量比5∶95-10∶90。

本发明制备的PDLC薄膜优点在于：由于PDLC薄膜材料的聚合物网络中含有刚性链段，使得聚合物网络的热稳定性和力学性能得到提高，进而使PDLC薄膜材料稳定性得以提高；同时由于单体和液晶具有适宜的相容性，通过调节适当的反应条件可以形成聚合物网络网眼均匀的PDLC薄膜材料，使得到的PDLC薄膜材料的综合电-光性能提高(对比度升高，驱动电压有明显的降低等)。

附图说明

图1为未加入丙烯酸胆固醇酯的PDLC薄膜的聚合物网络扫描电子显微镜照片。

图2为加入丙烯酸胆固醇酯的PDLC薄膜的聚合物网络扫描电子显微镜照片。

图3为加入丙烯酸胆固醇酯和未加入丙烯酸胆固醇酯的PDLC薄膜的电压-透过率曲线，曲线1为未加入刚性单体丙烯酸胆固醇酯的PDLC薄膜材料的电压-透过率曲线；曲线2为加入刚性单体丙烯酸胆固醇酯的PDLC薄膜材料的电压-透过率曲线。

图4为未加入丙烯酸胆固醇酯的PDLC薄膜在真空环境下保温100小时前后的对比照片，左图为加热前，右图为加热后。

图5为加入丙烯酸胆固醇酯的PDLC薄膜在真空环境下保温100小时前后的对比照片，左图为加热前，右图为加热后。

具体实施方式

实例1

选用单体为丙烯酸胆固醇酯(实验室自制)、甲基丙烯酸β-羟乙酯(天津市化学试剂研究所，98％)，液晶SLC7011-100(实力克液晶材料有限公司，Tc＝67℃)，光引发剂(IRG-651，靖江宏泰化工有限公司)，玻璃微珠(SP-220，Sekisui chemical Co.LTD.)。将光引发剂/玻璃微珠/液晶/单体按质量比为1.3/1.0/75.0/25.0混合均匀，其中CA/HEMA的质量比为0∶100-30∶70之间。将混和物涂覆于两层透明ITO导电塑料薄膜之间，通过滚轴挤压成薄膜。将此薄膜在一定的温度下，即14℃到50℃之间，采用365nm紫外光照射强度为15.0mW/cm²下，固化10分钟，制成PDLC薄膜。

试验结果表明：在同样的制膜条件下，加入CA的PDLC薄膜与没有加入CA的PDLC薄膜相比，加入CA可得到聚合物网络微观形貌优良的PDLC薄膜，同时PDLC薄膜的综合电-光性能得到提高(如图1、2所示)，在高温100℃下真空环境下保温100个小时没有明显发生变化(如图3、4所示)。

实例2

单体选用丙烯酸4-(4-氰基苯基)苯酚酯(实验室自制)，甲基丙烯酸β-羟乙酯(天津市化学试剂研究所，98％)；液晶SLC7011-100(实力克液晶材料有限公司，Tc＝67℃；光引发剂(IRG-651，靖江宏泰化工有限公司)，玻璃微珠(SP-220，Sekisuichemical Co.LTD.)。将光引发剂/玻璃微珠/液晶/单体按质量比为1.3/1.0/65.0/35.0混合均匀。将混和物涂覆于两层透明ITO导电塑料薄膜之间，通过滚轴挤压成薄膜。将此薄膜在40℃，采用365nm紫外光照射强度为35.0mW/cm²下固化10分钟，制成PDLC薄膜。

Claims (2)

1.一种聚合物分散液晶薄膜的制备方法，其特征在于：将单体与液晶材料按质量比为2∶8～5∶5之间混和均匀，加入玻璃微珠、光引发剂按一定比例混合均匀，涂覆于两层透明氧化铟锡导电塑料薄膜之间，通过滚轴挤压成薄膜，在液晶材料与单体混合体系清亮点以上0.5℃～150℃之间的温度下，采用照射强度为15-50mW/cm²的紫外光，照射1～15分钟，固化成PDLC薄膜；所述的清亮点为液晶材料与单体混合体系从各向异性体转化为各向同性体时的温度；所述单体为光可聚合性化合物的混合物，所述光可聚合性化合物的混合物选自丙烯酸胆固醇酯、甲基丙烯酸β-羟乙酯或丙烯酸4-(4-氰基苯基)苯酚酯。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的液晶材料为液晶SLC7011-100；所述的玻璃微珠等级为5-20μm，其加入量为液晶材料和单体的混合物体系质量的0.5％～1％；所述的光引发剂为IRG-651；且与单体的质量比5∶95-10∶90。

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