CN101017304A

CN101017304A - 柔性电致变色薄膜制备方法及其制备的柔性电致变色薄膜

Info

Publication number: CN101017304A
Application number: CN 200710086413
Authority: CN
Inventors: 彭波; 韦玮; 林群; 方发成; 高潮
Original assignee: Guangzhou Feidi Material Technology Research Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Feidi Material Technology Research Co., Ltd.
Priority date: 2007-03-08
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2007-08-15

Abstract

本发明属于光学材料技术领域，具体为一种柔性电致变色薄膜的制备方法及采用该方法制备的柔性电致变色薄膜。所述制备方法采用辊涂法在柔性导电薄膜表面涂覆一层丙烯酸酯类预聚体、向列相液晶和光引发剂的混合溶液；然后，再通过辊轴粘贴上另一层导电薄膜，经紫外光快速固化后形成柔性的聚合物分散液晶薄膜。与传统的聚合物分散液晶电致变色层相比，该薄膜实现了全“湿法”操作，工艺简便、成本低廉，适合大规模连续生产和大面积操作。该薄膜可以粘贴在钢化玻璃表面，用作银行的智能柜台玻璃、商场的智能橱窗玻璃和飞机的智能调色玻璃以及其它需要保密的场所。

Description

柔性电致变色薄膜制备方法及其制备的柔性电致变色薄膜

技术领域

本发明属光学材料技术领域，具体涉及一种柔性电致变色薄膜制备方法及采用该方法制备的柔性电致变色薄膜。

技术背景

聚合物分散液晶(polymer-dispersed liquid crystal，PDLC)膜是在聚合物基质中均匀分散微小向列相液晶滴而形成的薄膜。一般是将聚合物预聚体、液晶分子以及光引发剂注入到两块导电玻璃形成的液晶盒中，经光固化后形成聚合物分散液晶薄膜。通常控制两块导电玻璃之间的距离得到的膜厚为几十微米，液晶微滴尺寸几微米左右。每个液滴中的液晶分子取向呈双极轴分布，沿轴与垂直轴方向折射率分别为n_o和n_e。当入射光进入未加电场的PDLC薄膜时，由于光经过液晶微滴的有效折射率与通过聚合物的折射率相差较大，光线在液晶与聚合物界面上多次反射和折射，出射光呈散射态。当在PDLC膜上加上电场时，液晶分子沿电场取向，如果选用液晶的n_o和聚合物折射率n_e相似相等，光线在膜内不发生反射而直接透射出来，则膜呈透明态。通过调节两块导电玻璃上的电压，可以控制透过PDLC薄膜的光强。上述PDLC膜受到玻璃规格和尺寸的限制，为了控制分散液晶层的厚度，通常需要在PDLC中添加相应大小尺寸的玻璃珠，其生产工艺复杂，难以实现大规模连续生产和大面积操作。

发明内容

针对上述问题，本发明的一个目的在于提出一种可以实现大规模连续生产和大面积操作的新型柔性电致变色薄膜的制备方法。本发明的另一个目的在于提供一种采用上述制备方法制备的柔性电致变色薄膜。

为实现上述第一个目的，本发明采用如下技术方案：一种柔性电致变色薄膜制备方法，在柔性导电薄膜的表面涂覆一层聚合物预聚体、向列相液晶以及光引发剂的均匀混合物，然后在所述混合物表面覆盖一层柔性导电薄膜，最后通过紫外光快速固化在柔性导电薄膜之间形成聚合物分散液晶层。

所述聚合物预聚体为丙烯酸酯类预聚体，并且按重量将8％～40％丙烯酸酯类预聚体、58％～90％向列相液晶以及0.3％～3％光引发剂置于烧瓶中，加热搅拌至液晶的清亮点，获得所述混合物。所述聚合物预聚体也可以为其它的聚合物预聚体，如聚苯乙烯预聚体。采用丙烯酸酯预聚体其透明度更高、力学性能更好。

所述丙烯酸酯类预聚体可以为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯或甲基丙烯酸异丙酯；所述的向列相液晶为正性液晶，具体可为三联苯类液晶、乙炔桥键类液晶、双环己烷类液晶、苯基环己烷类液晶的单晶或者混晶；所述的光引发剂为安息香双甲醚、2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮或1-羟基环己烷苯基酮。

所述混合物溶液通过辊涂法涂覆在柔性导电薄膜上。

覆盖于所述混合物表面的柔性导电薄膜是通过辊轮粘贴的。

涂覆的分散液晶层的厚度为10～50μm，所述导电薄膜的电阻为20～100Ω/□。所述的柔性导电薄膜的基材可以为聚酯(PE)，也可以为聚酰亚胺(PI)等透明材料。

紫外光照射固化时间为2～30s。

本发明采用上述制备方法制备的柔性电致变色薄膜，由二层柔性导电薄膜和设置于所述柔性导电薄膜之间的分散液晶层构成，该分散液晶层由聚合物预聚体、向列相液晶以及光引发剂的混合物经光固化形成。

所述柔性导电薄膜由聚酯基材和覆设在聚酯基材表面的ITO导电膜构成，引出导线通过导电胶连接于所述ITO导电膜。所述导电胶可以为导电金胶、导电银胶、导电铜胶或导电石墨胶等。

所述分散液晶层的厚度为10～50μm，所述导电薄膜的厚度为10～300um、其电阻为20～100Ω/□。

本发明采用在柔性导电薄膜表面涂覆聚合物分散液晶层，进而再通过辊涂工艺在聚合物分散液晶层表面粘贴另一层柔性导电薄膜，采用光固化的方法快速形成柔性聚合物分散液晶电致变色薄膜。与传统的聚合物分散液晶工艺不同，本发明实现了辊涂聚合物分散液晶-辊轮涂覆柔性导电薄膜的“全湿法”操作，该方法工艺简单、成本低廉、易于大规模连续生产和大面积操作，特别适合于工业化生产。

本发明的柔性电致变色薄膜可以方便地裁剪成各种形状，也可以方便地粘贴于不同基材表面来满足对于电致变色薄膜的各种需要。如可以通过粘贴在钢化玻

璃表面制成钢化电致变色玻璃，用作银行的智能柜台玻璃、商场的智能橱窗玻璃、飞机的智能调光玻璃以及其它需要保密的场所。此外，通过改变柔性导电基材的厚度或粘贴在其它柔性基材表面，可以实现“卷帘式”电致变色薄膜，用作普通住宅以及办公场所的智能调色窗帘。本发明所述的柔性电致变色薄膜，在断电和遭到破坏时其透光率小于8％；当两端接入30-100V的电压时，薄膜的透光率大于80％。

附图说明

图1a和图1b是本发明中柔性电致变色薄膜的原理图与结构示意图。其中图1a表示柔性电致变色薄膜在断电情况下的液晶颗粒的取向及光线透射情况；图1b表示柔性电致变色薄膜在通电情况下的液晶颗粒的取向及光线透射情况。

图2表示在电场作用下，本发明的柔性电致变色薄膜的透光特性随电压的变化关系。

图中

1.聚酯基材 2.导电膜 3.液晶颗粒 4.聚合物

具体实施方式

下面进一步介绍本发明的具体实施方式，并通过举例予以说明。

1、按上述质量百分比称取丙烯酸酯类预聚体、正性的向列相液晶、光引发剂，并将之混合；

3、将混合物加热搅拌，直至溶液澄清；

4、将澄清溶液倒在辊轴上，涂覆在柔性导电薄膜表面；

4、通过辊轴将另一层柔性导电薄膜粘贴在溶液的表面；

5、在紫外光下快速固化，即得柔性电致变色薄膜。

按上述方法所获得的柔性电致变色薄膜的结构参见图1a和图1b，其由二层柔性导电薄膜1、2和设置于所述柔性导电薄膜之间的分散液晶层3、4构成，该分散液晶层由聚合物预聚体、向列相液晶以及光引发剂的混合物经光固化形成。固化后的分散液晶层由聚合物4和分散在聚合物4中液晶颗粒3构成。

所述柔性导电薄膜由聚酯基材1和涂覆在聚酯基材1表面的ITO导电膜2构成，引出导线通过导电胶连接于所述ITO导电膜2。所述分散液晶层的厚度为10～50μm，所述导电薄膜的厚度为10～300um、其电阻为20～100Ω/□。所述聚酯基材也可用透明基材如PI基材等代替。

参见图1a，在柔性电致变色薄膜断电时，液晶颗粒3在聚合物4中任意排列，光线在柔性电致变色薄膜中呈漫射状态，透过率很低，试验表明其透光率低于8％；而在图1b所示通入30～100V电压时，液晶颗粒3在聚合物4中按电场方向排列，此时光线在柔性电致变色薄膜中透过率较高，试验表明其透光率高于80％，参阅图2。

实施例1：

在一个装有冷凝管、温度计的三口瓶中，加入20g甲基丙烯酸丁酯预聚体、77g的乙炔桥键类液晶与3g的1-羟基环己烷苯基酮，80℃搅拌30min使溶液澄清。

将上述澄清溶液倒入涂覆辊轴，涂覆在尺寸为10cm×10cm的聚酯导电薄膜(20Ω/□)表面，控制辊子转速使溶液层厚度为10μm，然后通过辊轴粘贴上另一层相同尺寸的聚酯导电薄膜，通过导电石墨胶在两层聚酯导电薄膜层引出导线备用，紫外光365nm下固化2s，即得柔性电致变色薄膜。

实施例2：

在一个装有冷凝管、温度计的三口瓶中，加入40g甲基丙烯酸丁酯预聚体、58g的乙炔桥键类液晶与2g的1-羟基环己烷苯基酮，80℃搅拌1h使溶液澄清。

将上述澄清溶液倒入辊轴，涂覆在尺寸为20cm×20cm的PI导电薄膜(100Ω/□)表面，控制辊子转速使溶液层厚度为50μm，然后通过辊轴粘贴上另一层相同尺寸的PI导电薄膜，通过导电金胶在两层PI导电薄膜层引出导线备用，紫外光365nm下固化3s，即得柔性电致变色薄膜。

实施例3：

在一个装有冷凝管、温度计的三口瓶中，加入8g甲基丙烯酸丁酯预聚体、90g的乙炔桥键类液晶与2g的1-羟基环己烷苯基酮，磁力搅拌下80℃加热1.5h使溶液澄清。

将上述澄清溶液倒入辊轴，涂覆在尺寸为50cm×50cm的聚酯导电薄膜(80Ω/□)表面，控制辊子转速使溶液层厚度为40μm，然后通过辊轴粘贴上另一层相同尺寸的聚酯导电薄膜，通过导电银胶在两层聚酯导电薄膜层引出导线备用，紫外光365nm下固化5s，即得柔性电致变色薄膜。

实施例4：

将15g甲基丙烯酸羟丙酯预聚体、82g的苯基环己烷类液晶与3g的1-羟基环己烷苯基酮混合物加入到烧瓶中，磁力搅拌下80℃加热30min使溶液澄清。

将上述澄清溶液倒入辊轴，涂覆在尺寸为10cm×10cm的P工导电薄膜(80Ω/□)表面，控制辊子转速使溶液层厚度为20μm，然后通过辊轴粘贴上另一层相同尺寸的PI导电薄膜，通过导电铜胶在两层PI导电薄膜层引出导线备用，紫外光365nm下固化5s，即得柔性电致变色薄膜。

实施例5：

将11g甲基丙烯酸羟乙酯预聚体、88g的双环己烷类液晶与1g的1-羟基环己烷苯基酮混合物加入到烧瓶中，磁力搅拌下80℃加热30min使溶液澄清。

将上述澄清溶液倒入辊轴，涂覆在尺寸为10cm×10cm的导电薄膜(80Ω/□)表面，控制辊子转速使溶液层厚度为20μm，然后通过辊轴粘贴上另一层相同尺寸的导电薄膜，通过导电胶在两层导电薄膜层引出导线备用，紫外光365nm下固化5s，即得柔性电致变色薄膜。

实施例6：

将12g甲基丙烯酸羟乙酯预聚体、84g的混和液晶(含三联苯类液晶、乙炔桥键类液晶、双环己烷类液晶以及苯基环己烷类液晶)与1g的1-羟基环己烷苯基酮混合物加入到烧瓶中，磁力搅拌下80℃加热30min使溶液澄清。

将上述澄清溶液倒入辊轴，涂覆在尺寸为10cm×10cm的导电聚酯薄膜(80Ω/□)表面，控制辊子转速使溶液层厚度为20μm，然后通过辊轴粘贴上另一层相同尺寸的导电聚酯薄膜，通过导电胶在两层导电聚酯薄膜层引出导线备用，紫外光365nm下固化5s，即得柔性电致变色薄膜。

实施例7：

本发明特别适合大尺寸操作，大面积柔性电致变色薄膜的制作方法如下：

在一个装有冷凝管、温度计的三口瓶中，加入250g甲基丙烯酸丁酯预聚体、720g的乙炔桥键类液晶与30g的1-羟基环己烷苯基酮，搅拌下80℃加热1.5h使溶液澄清。

将上述澄清溶液倒入辊轴，涂覆在尺寸为200cm×500cm的导电薄膜(80Ω/□)表面，控制辊子转速使溶液层厚度为20μm，然后通过辊轴粘贴上另一层相同尺寸的导电薄膜，通过导电胶在两层导电薄膜层引出导线备用，紫外光365nm下固化30s，即得柔性电致变色薄膜。

由例1-例7制备的柔性电致变色薄膜工艺简单、成本低廉、易于连续生产和大面积操作，特别适合工业化生产。本发明的柔性电致变色薄膜可以方便地裁剪成各种形状，也可以方便地粘贴于不同基材表面来满足各种需要。如可以通过粘贴在钢化玻璃表面制成钢化电致变色玻璃，来用作银行的智能柜台玻璃、商场的智能橱窗玻璃以及飞机的智能调色玻璃。此外，通过改变柔性导电基材的厚度或粘贴在其它柔性基材表面，可以实现“卷帘式”电致变色薄膜，来用作普通住宅以及办公场所的智能调色窗帘。

Claims

1.一种柔性电致变色薄膜制备方法，其特征在于：在柔性导电薄膜的表面涂覆一层聚合物预聚体、向列相液晶以及光引发剂的均匀混合物，然后在所述混合物表面覆盖一层柔性导电薄膜，最后通过紫外光快速固化在柔性导电薄膜之间形成聚合物分散液晶层。

2.根据权利要求1所述的柔性电致变色薄膜制备方法，其特征在于：所述聚合物预聚体为丙烯酸酯类预聚体，并且按重量将8％～40％丙烯酸酯类预聚体、58％～90％向列相液晶以及0.3％～3％光引发剂置于烧瓶中，加热搅拌至液晶的清亮点，获得所述混合物。

3.根据权利要求2所述的柔性电致变色薄膜制备方法，其特征在于：所述丙烯酸酯类预聚体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯或者甲基丙烯酸异丙酯；所述的向列相液晶为正性液晶，其为三联苯类液晶、乙炔桥键类液晶、双环己烷类液晶、苯基环己烷类液晶的单晶或者混晶；所述的光引发剂为安息香双甲醚、2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮或者1-羟基环己烷苯基酮。

4.根据权利要求1所述的柔性电致变色薄膜制备方法，其特征在于：所述混合物溶液通过辊涂法涂覆在柔性导电薄膜上，所述的柔性导电薄膜是导电聚酯薄膜。

5.根据权利要求1所述的柔性电致变色薄膜制备方法，其特征在于：覆盖于所述混合物表面的柔性导电薄膜是通过辊轮粘贴的。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的柔性电致变色薄膜制备方法，其特征在于：涂覆的分散液晶层的厚度为10～50μm，所述导电薄膜的电阻为20～100Ω/□。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的柔性电致变色薄膜制备方法，其特征在于：紫外光照射固化时间为2～30s。

8.一种采用上述制备方法制备的柔性电致变色薄膜，其特征在于：由二层柔性导电薄膜和设置于所述柔性导电薄膜之间的分散液晶层构成，该分散液晶层由聚合物预聚体、向列相液晶以及光引发剂的混合物经光固化形成。

9.根据权利要求8所述柔性电致变色薄膜，其特征在于：所述柔性导电薄膜由聚酯基材和涂覆在聚酯基材表面的ITO导电膜构成，引出导线通过导电胶连接于所述ITO导电膜。

10.根据权利要求8所述柔性电致变色薄膜，其特征在于：所述分散液晶层的厚度为10～50μm，所述导电薄膜的厚度为10～300μm，其电阳为20～100Ω/□。