CN101694555B - 聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃及其制备方法和应用，涉及基于聚合物分散液晶的调光玻璃。该调光玻璃由两张平板玻璃，之间夹一层聚合物分散液晶剪切效应膜构成，所述聚合物分散液晶剪切效应膜主要是由质量比为预聚物∶向列相液晶材料＝1∶1～3的比例混合组成，所述预聚物是由20％的烷氧基壬苯基丙烯酸酯、70％的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、5％的链转移剂和5％的光引发剂1173组成，所述平板玻璃为等离子显示器或液晶显示器用透明导电玻璃的未镀透明导电层的原料超平厚玻璃，其厚度为3～8mm。该调光玻璃有开通与关断功能，在建筑装修行业作为功能窗帘得到特殊的应用，生产成本很低，而且开通和关断是双稳的，使用时不用电。
Description
技术领域
本发明的技术方案涉及基于聚合物分散液晶的调光玻璃，具体地说是聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃及其制备方法和应用。
背景技术
聚合物分散液晶(简称PDLC)膜是20世纪80年代发明的高科技产品，在调光玻璃，大屏幕显示，全息光栅等许多领域具有应用价值，现在也还是液晶器件研究者关注的课题。
在聚合物分散液晶研究中发现，对由玻璃基板制备的聚合物分散液晶制品或聚合物网络液晶制品的上下基板施加剪切应力会引起透光现象，这是聚合物分散液晶的剪切效应(Sheared Liquid Crystal)，它是应变液晶(Stressed Liquid Crystal)的一种，美国肯特大学液晶研究所对应变液晶有比较多的研究。对应变液晶的研究近年来在制备大相位延迟片等液晶器件上受到重视，但聚合物分散液晶剪切效应的应用还未得到广泛的研发，有必要开发聚合物分散液晶剪切效应的新的应用领域。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃及其制备方法和应用，该聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃是由两张平板玻璃，夹一层聚合物分散液晶剪切效应膜构成，通过对外层平板玻璃施加剪切应力使夹层的聚合物分散液晶剪切效应膜由散射态变为透明开态，进而获得有开通与关断的功能，在建筑装修行业作为功能窗帘得到特殊的应用。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃，由两张平板玻璃，之间夹一层聚合物分散液晶剪切效应膜构成，其中所述平板玻璃为等离子显示器或液晶显示器用透明导电玻璃的未镀透明导电层的原料超平厚玻璃，其厚度为3～8mm，所述聚合物分散液晶剪切效应膜主要是由质量比为预聚物∶向列相液晶材料＝1∶1～3的比例混合组成，所述预聚物是由20％的烷氧基壬苯基丙烯酸酯、70％的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、5％的链转移剂和5％的光引发剂组成，所述百分数均为质量百分数，所述的链转移剂是2-巯基乙醇或3-巯基丙酸异辛脂数，所述的光引发剂是光引发剂1173。
上述聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃，其中所述聚合物分散液晶剪切效应膜的组成中还加有直径是10～20μm的软塑料微球、微丝或细毛发碎屑，其用量以制得的该调光玻璃制品的平面面积计算为＜5颗/mm2。
上述聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃，其中所述聚合物分散液晶剪切效应膜的厚度为10～20μm。
上述聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃的制备方法，步骤是：
第一步，配制聚合物分散液晶材料
用20％的烷氧基壬苯基丙烯酸酯、70％的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、5％的链转移剂和5％的光引发剂配制成预聚物，将该预聚物和向列相液晶材料按质量比为1∶1～3的比例搅拌均匀混合，配制成聚合物分散液晶材料，所述百分数均为质量百分数，所用的链转移剂是2-巯基乙醇或3-巯基丙酸异辛脂，所用的光引发剂是光引发剂1173；
第二步，涂布聚合物分散液晶层
将第一步配制成的聚合物分散液晶材料涂布到一张平板玻璃上，形成聚合物分散液晶层，涂布的聚合物分散液晶层的厚度为10～20μm，所用平板玻璃的尺寸由实际需要决定，其中所用平板玻璃为等离子显示器或液晶显示器用透明导电玻璃的未镀透明导电层的原料超平厚玻璃，其厚度为3～8mm；
第三步，制备聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃制品
在第二步涂布有聚合物分散液晶层的平板玻璃上覆盖上另一张同样的平板玻璃，然后用强度为25～60W的紫外光照射2～4分钟对上述预聚物与向列相液晶材料配制成的混合物进行相分离，使该向列相液晶材料从聚合物中充分析出，形成1～4μm直径尺寸的液晶微滴，由此制得由两张平板玻璃，之间夹一层聚合物分散液晶剪切效应膜构成的聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃制品，该聚合物分散液晶剪切效应膜的厚度为10～20μm。
上述聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃的制备方法，在第一步配制聚合物分散液晶材料时还加入直径是10～20μm的软塑料微球、微丝或细毛发碎屑，其用量以制得的该调光玻璃制品的平面面积计算为＜5颗/mm2。
上述聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃的制备方法，所用原材料均通过公知的商购途径获得。所用烷氧基壬苯基丙烯酸酯是上海恒然生物科技有限公司的产品；所用的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯是上海方锐达化学品有限公司的产品；所用的链转移剂是上海化学试剂研究所的产品2-巯基乙醇或3-巯基丙酸异辛脂；所用的光引发剂是天津天骄化工产品光引发剂1173；所用向列相液晶材料是大双折射率各向异性的向列相液晶产品，液晶寻常光折射率为no＝1.517，液晶非常光折射率为ne＝1.65以上，是河北鹿泉新型电子材料厂的产品；所涉及的搅拌、涂布和紫外光照射工艺均为普通公知聚合物分散液晶(PDLC)的生产工艺，实施这些工艺所用到的搅拌机、预聚物涂布机、压合机、平台紫外固化机和玻璃切割机均为普通公知的PDLC生产机械设备。
上述聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃的应用，用在建筑装修行业作为功能窗帘，当对该聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃的外层超平厚玻璃上施加剪切应力时，该聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃为呈现透光开态的聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃；去掉外层超平厚玻璃上施加的剪切应力后，呈现透光开态的聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃即恢复为散射状态呈现毛玻璃散射状态的聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃。
本发明的有益效果是：
本发明聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃的原理在于：所述的聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃，常态下是光散射态，呈“毛玻璃”外观。当聚合物分散液晶剪切效应膜外面的两张平板玻璃出现微小的相对错动(＜1mm)，中间的聚合物分散液晶剪切效应膜受到剪切应力，其中的液晶微滴由圆球变成长椭球，液晶微滴中液晶分子将沿平行错动的椭球长轴方向排列，液晶微滴呈现为各向异性单轴晶体，PDLC膜处于透明开态。本发明聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃呈现这样一种功能，即不用外加电场，依靠外面两层玻璃相对微小移动实现调光玻璃的开通与关断，平时是白色毛玻璃，施加剪切应力转变为透明玻璃，去掉剪切应力又恢复为白色毛玻璃。
本发明聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃与现有技术相比，具有如下的优点：
现有的聚合物分散液晶调光玻璃又称为电子窗帘，其生产过程对车间洁净程度有极高的要求，是用透明导电胶片先制造出聚合物分散液晶复合膜，再根据客户需要把膜夹到两片玻璃之间，技术难度大，成本高，而且使用中是耗电不节能的。有双稳态的聚合物分散胆甾相液晶调光玻璃的生产成本更高。由于本发明的聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃是应用聚合物分散液晶的剪切效应实现调光，不用外加电场，对生产环境和原料的洁净与纯度都没有太高要求，因此生产成本很低，而且开通和关断是双稳的，使用时是不用电，只在开通或关断两个状态的切换时拨动位错机械装置时费很小的一点人力。所以本发明是PDLC剪切效应新技术在聚合物分散液晶调光玻璃上的新应用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1本发明聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃结构示意图。
图2本发明聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃工作原理示意图。
图中，101.超平厚玻璃，102.聚合物分散液晶剪切效应膜，201.常态下呈现毛玻璃散射状态的聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃，202.在外层玻璃上施加剪切应力时呈现透光开态的聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃。
具体实施方式
实施例1
第一步，配制聚合物分散液晶材料
用20％的烷氧基壬苯基丙烯酸酯、70％的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、5％的链转移剂2-巯基乙醇和5％的光引发剂1173配制成预聚物，将该预聚物和向列相液晶材料按质量比为1∶1的比例搅拌均匀混合，配制成聚合物分散液晶材料；
第二步，涂布聚合物分散液晶层
将第一步配制成的聚合物分散液晶材料涂布到一张厚度为3mm的等离子显示用透明导电玻璃的未镀透明导电层的原料超平厚玻璃上，形成聚合物分散液晶层，涂布的聚合物分散液晶层厚度为10μm，所用超平厚玻璃的尺寸由实际需要决定；
第三步，制备聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃制品
在第二步涂布有聚合物分散液晶层的超平厚玻璃上覆盖上另一张同样的超平厚玻璃，然后用强度为25W的紫外光照射2分钟对上述预聚物与向列相液晶材料配制成的混合物进行相分离，使该向列相液晶材料从聚合物中充分析出，形成1～4μm直径尺寸的液晶微滴，由此制得由两张平板玻璃，之间夹一层聚合物分散液晶剪切效应膜构成的聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃制品，该聚合物分散液晶剪切效应膜的厚度为10μm。
实施例2
第一步，配制聚合物分散液晶材料
用20％的烷氧基壬苯基丙烯酸酯、70％的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、5％的链转移剂2-巯基乙醇和5％的光引发剂1173配制成预聚物，将该预聚物和向列相液晶材料按质量比为1∶2比例搅拌均匀混合，配制成聚合物分散液晶材料；
第二步，涂布聚合物分散液晶层
将第一步配制成的聚合物分散液晶材料涂布到一张厚度为5mm的等离子显示用透明导电玻璃的未镀透明导电层的原料超平厚玻璃上，形成聚合物分散液晶层，涂布的聚合物分散液晶层厚度为15μm，所用超平厚玻璃的尺寸由实际需要决定；
第三步，制备聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃制品
在第二步涂布有聚合物分散液晶层的超平厚玻璃上覆盖上另一张同样的超平厚玻璃，然后用强度为40W的紫外光照射3分钟对上述预聚物与向列相液晶材料配制成的混合物进行相分离，使该向列相液晶材料从聚合物中充分析出，形成1～4μm直径尺寸的液晶微滴，由此制得由两张平板玻璃，之间夹一层聚合物分散液晶剪切效应膜构成的聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃制品，该聚合物分散液晶剪切效应膜的厚度为15μm。
实施例3
第一步，配制聚合物分散液晶材料
用20％的烷氧基壬苯基丙烯酸酯、70％的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、5％的链转移剂3-巯基丙酸异辛脂和5％的光引发剂1173配制成预聚物，将该预聚物和向列相液晶材料按质量比为1∶3比例搅拌均匀混合，同时加入直径是10～20μm的软塑料微球、微丝或细毛发碎屑，其用量以制得的该调光玻璃制品的平面面积计算为＜5颗/mm2，配制成聚合物分散液晶材料；
第二步，涂布聚合物分散液晶层
将第一步配制成的聚合物分散液晶材料涂布到一张厚度为8mm的等离子显示器或液晶显示器用透明导电玻璃的未镀透明导电层的原料超平厚玻璃上，形成聚合物分散液晶层，涂布的聚合物分散液晶层厚度为20μm，所用超平厚玻璃的尺寸由实际需要决定；
第三步，制备聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃制品
在第二步涂布有聚合物分散液晶层的超平厚玻璃上覆盖上另一张同样的超平厚玻璃，然后用强度为60W的紫外光照射4分钟对上述预聚物与向列相液晶材料配制成的混合物进行相分离，使该向列相液晶材料从聚合物中充分析出，形成1～4μm直径尺寸的液晶微滴，由此制得由两张平板玻璃，之间夹一层聚合物分散液晶剪切效应膜构成的聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃制品，该聚合物分散液晶剪切效应膜的厚度为20μm。
上述实施例中所用烷氧基壬苯基丙烯酸酯是上海恒然生物科技有限公司的产品；所用的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯是上海方锐达化学品有限公司的产品；所用的链转移剂是上海化学试剂研究所的产品2-巯基乙醇或3-巯基丙酸异辛脂；所用的光引发剂是天津天骄化工产品光引发剂1173；所用向列相液晶材料是大双折射率各向异性的向列相液晶产品，液晶寻常光折射率为no＝1.517，液晶非常光折射率为ne＝1.65以上，是河北鹿泉新型电子材料厂的产品，均通过商购获得。
上述实施例中，所涉及的搅拌、涂布和紫外光照射工艺均为普通公知的PDLC生产工艺，实施这些工艺所用到的搅拌机、预聚物涂布机、压合机、平台紫外固化机和玻璃切割机均为普通公知的PDLC生产机械。
上述实施例中所述百分数均为质量百分数。
图1为上述实施例制得的聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃的结构示意图。该图表明，本发明的聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃由两张超平厚玻璃(101)夹一层聚合物分散液晶剪切效应膜(102)构成。其中，超平厚玻璃(101)为厚度为3～8mm普通平板玻璃或厚度为3～8mm等离子显示器或液晶显示器用透明导电玻璃的未镀透明导电层的原料超平厚玻璃，中间所夹的聚合物分散液晶层(102)的厚度为10～20μm。
图2为上述实施例制得的聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃的调光工作原理示意图。其中，图2-a表明，该聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃在常态下为呈现毛玻璃散射状态的聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃(201)；图2-b表明，当在外层超平厚玻璃(101)上施加剪切应力时，液晶微滴受剪切应力作用由圆球变形为长椭球，液晶分子沿椭球长轴方向排列，呈现透光开态效果，该聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃为呈现透光开态的聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃(202)；去掉外层超平厚玻璃(101)上施加的剪切应力后，呈现透光开态的聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃(202)恢复为散射状态呈现毛玻璃散射状态的聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃(201)。图中箭头所示为光线通过的方向。
实施例4
将上述实施例制得的聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃制品，用在建筑装修行业作为功能窗帘，当对该聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃的外层超平厚玻璃(101)上施加剪切应力时，该聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃为呈现透光开态的聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃(202)；去掉外层超平厚玻璃(101)上施加的剪切应力后，呈现透光开态的聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃(202)恢复为散射状态呈现毛玻璃散射状态的聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃(201)。
Claims (6)
1.聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃，其特征在于：由两张平板玻璃，之间夹一层聚合物分散液晶剪切效应膜构成，其中所述平板玻璃为等离子显示器或液晶显示器用透明导电玻璃的未镀透明导电层的原料超平厚玻璃，其厚度为3～8mm，所述聚合物分散液晶剪切效应膜主要是由质量比为预聚物∶向列相液晶材料＝1∶1～1∶3的比例混合组成，所述预聚物是由20％的烷氧基壬苯基丙烯酸酯、70％的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、5％的链转移剂和5％的光引发剂组成，所述百分数均为质量百分数，所述的链转移剂是2-巯基乙醇或3-巯基丙酸异辛脂，所述的光引发剂是光引发剂1173。
2.根据权利要求1所述聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃，其特征在于：其中所述聚合物分散液晶剪切效应膜的组成中还加有直径是10～20μm的软塑料微球、微丝或细毛发碎屑，其用量以制得的该调光玻璃制品的平面面积计算为＜5颗/mm2。
3.根据权利要求1或2所述聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃，其特征在于：其中所述聚合物分散液晶剪切效应膜的厚度为10～20μm。
4.聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃的制备方法，其特征在于：步骤是：
第一步，配制聚合物分散液晶材料
用20％的烷氧基壬苯基丙烯酸酯、70％的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、5％的链转移剂和5％的光引发剂配制成预聚物，将该预聚物和向列相液晶材料按质量比为1∶1～1：3的比例搅拌均匀混合，配制成聚合物分散液晶材料，所述百分数均为质量百分数，所用的链转移剂是2-巯基乙醇或3-巯基丙酸异辛脂，所用的光引发剂是光引发剂1173；
第二步，涂布聚合物分散液晶层
将第一步配制成的聚合物分散液晶材料涂布到一张平板玻璃上，形成聚合物分散液晶层，涂布的聚合物分散液晶层的厚度为10～20μm，所用平板玻璃的尺寸由实际需要决定，其中所用平板玻璃为等离子显示器或液晶显示器用透明导电玻璃的未镀透明导电层的原料超平厚玻璃，其厚度为3～8mm；
第三步，制备聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃制品
在第二步涂布有聚合物分散液晶层的平板玻璃上覆盖上另一张同样的平板玻璃，然后用强度为25～60W的紫外光照射2～4分钟对上述预聚物与向列相液晶材料配制成的混合物进行相分离，使该向列相液晶材料从聚合物中充分析出，形成1～4μm直径尺寸 的液晶微滴，由此制得由两张平板玻璃，之间夹一层聚合物分散液晶剪切效应膜构成的聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃制品，该聚合物分散液晶剪切效应膜的厚度为10～20μm。
5.根据权利要求4所述聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃的制备方法，其特征在于：在第一步配制聚合物分散液晶材料时还加入直径是10～20μm的软塑料微球、微丝或细毛发碎屑，其用量以制得的该调光玻璃制品的平面面积计算为＜5颗/mm2。
6.权利要求1所述聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃的应用，其特征在于：用在建筑装修行业作为功能窗帘，当对该聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃的外层超平厚玻璃上施加剪切应力时，该聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃为呈现透光开态的聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃；去掉外层超平厚玻璃上施加的剪切应力后，呈现透光开态的聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃即恢复为散射状态呈现毛玻璃散射状态的聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃。
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