CN106324883B - 紫外光-加热分步聚合制备胆甾相液晶功能薄膜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种紫外光‑加热分步聚合法制备反式或双稳态PDLC薄膜的方法，将胆甾相液晶混合物、紫外光可聚合单体、光引发剂、热聚合单体和玻璃微珠混合均匀后夹在两片镀有氧化铟锡的透明导电膜中间，用辊压匀，先紫外光固化，待其紫外聚合引发相分离后形成多畴的液晶微区，再通过电场的作用使微区中的胆甾相液晶平行取向，同时进行热固化，使得微区中形成聚合物稳定的液晶微区，最终固化成反式或双稳态PDLC膜。该方法制备的反式或双稳态PDLC薄膜材料能通过紫外光聚合单体与热聚合单体的调配来控制聚合物高分子网络结构，改善PDLC薄膜的电光性能，增强液晶/高分子复合材料与两层ITO塑料薄膜之间粘结力，并提高反式或双稳态PDLC薄膜的热稳定性。

Description

紫外光-加热分步聚合制备胆甾相液晶功能薄膜的方法
技术领域
本发明属于功能材料领域，特别涉及一种紫外光-加热分步聚合制备胆甾相液晶功能薄膜的方法。
背景技术
智能玻璃是一种透过率、反射率或颜色等光学性质可以由电场、温度、磁场等来调节的玻璃。聚合物分散液晶(Polymer dispersed liquidcrystals，PDLC)薄膜是一种液晶/高分子复合电光材料。PDLC应用在电控智能玻璃领域，通过调节外加电场使玻璃在透明和不透明两种状态之间转换。电控智能玻璃具有节能、环保、保护隐私、安全、隔音以及调控方便等优点，可广泛用于奔驰、宝马等轿车天窗，高档建筑、银行、保险公司、医院、酒店、餐厅、金店、文物陈列室、博物馆、教堂、指挥中心等隔断、门、窗、天棚的建设等场所。
目前的PDLC薄膜多数采用向列相液晶，必须在持续的电场下工作，随着节能的大力提倡，我们把目光投向了有特殊分子排列的胆甾相液晶，胆甾相液晶在不同的条件下本身具有几种不同的织构状态，其中平面织构(p)和焦锥织构(fc)是两种稳定的织构，它们都不需要电压来维持，在零场的状态下可以维持稳定。
反式PDLC薄膜的电光性能特点为：当不对薄膜施加电场时薄膜呈透明状态；当对薄膜施加电场时薄膜呈光散射状态。当光电器件，特别是智能窗这种多数时间是透光态的器件工作时，需要耗费大量的电能。因此，设计出能够在零电场下呈现透光态的反式光电器件在能源紧缺的今天无疑更加实用和环保。
双稳态PDLC薄膜适用于电子窗帘和商业广告等领域。美国、日本、欧洲和中国等国家投入了大量的人力、物力从事此方面的基础研究和应用开发工作。零场双稳胆甾相PDLC具有低功耗、高亮度、高对比度等优点，并且断电依然能够维持相应的状态，可以用柔性材料作面板基底。
在反式及双稳态PDLC薄膜制备过程中，也经常会出现液晶/高分子复合材料与两层氧化铟锡(ITO)塑料薄膜之间粘结力不够紧密而导致ITO塑料薄膜脱离的情况，这给大规模的工艺生产带来了很大困难，不仅降低了产品的性能质量，还严重影响了产品的经济效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种紫外光-加热分步聚合制备胆甾相液晶功能薄膜的方法，该方法制备的反式或双稳态PDLC薄膜材料能通过紫外光聚合单体与热聚合单体的调配来控制聚合物高分子网络结构，改善PDLC薄膜的电光性能，增强液晶/高分子复合材料与两层ITO塑料薄膜之间粘结力，并提高反式或双稳态PDLC薄膜的热稳定性，很好的解决生产中的实际问题。
为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种紫外光-加热分步聚合法制备反式或双稳态PDLC薄膜的方法，将胆甾相液晶混合物、紫外光可聚合单体、光引发剂、热聚合单体和玻璃微珠混合均匀后夹在两片镀有氧化铟锡(ITO)的透明导电膜中间，用辊压匀，先紫外光固化，待其紫外聚合引发相分离后形成多畴的液晶微区，再通过电场的作用使微区中的胆甾相液晶平行取向，同时进行热固化，使得微区中形成聚合物稳定的液晶微区，最终固化成反式或双稳态PDLC膜。
具体制作步骤为：
1)将重量百分比为1wt％～10wt％的热聚合单体引入90wt％～99wt％胆甾相液晶混合物中混配为热聚合单体液晶复合体系；
2)将重量百分比为10wt％～60wt％紫外聚合单体复合体系引入重量百分比为40wt％～90wt％混配后的热聚合单体液晶复合体系，在0℃～70℃温度下均匀混合，形成各向同性液体；
3)向各向同性液体中加入光引发剂形成混合体系，光引发剂含量为各向同性液体质量的0.1～5.0％；
4)向混合体系加入玻璃微珠，控制PDLC薄膜的厚度，玻璃微珠的含量为混合体系总质量的0.5～1.0％；
5)将加入玻璃微珠的混合体系混匀后灌入用镀有氧化铟锡导电层的玻璃基板制作的液晶盒中，或者用镀有氧化铟锡导电层的塑料薄膜将加入玻璃微珠的混合体系压制成液晶薄膜，用紫外光进行照射，随后采用交流电场控制液晶盒或液晶薄膜中胆甾相液晶处于平行织构状态，同时进行热聚合，最终固化成胆甾相液晶功能薄膜；
所述胆甾相液晶功能薄膜为反式或双稳态PDLC薄膜。
本发明的方法适用于所有的胆甾相液晶，尤其是下述胆甾相液晶混合物，所述胆甾相液晶混合物包括手性添加剂和向列相液晶混合物。
优选地，手性添加剂选自S811、R811、R1011、CB15和ZLI-4572中的一种或多种。
优选地，所述向列相液晶混合物含有I、II、III、IV、V、VI和VII类化合物，各类化合物按重量百分比分别为：I类化合物为35～50％，II类化合物为10～30％，III类化合物为5～10％，IV类化合物为10～15％，V化合物为1～3％，VI类化合物为10～20％，VII类化合物为0.05～0.1％；各类化合物的结构通式分别为：
其中，R1～R11分别为烷基-CnH2n+1或烷氧基-OCnH2n+1中的一个，其中n为整数1～5；Z为单键、-COO-或-C≡C-基团中的一个或多个；L1～L2分别为-H原子、-F原子或氰基中的一个；L3～L4分别为-H原子或氰基中的一个；m1～m4的值分别为0或1，且不同时为0或1。此外，本发明中的向列相液晶混合物还可以使用HNG726200-100(江苏和成显示科技股份有限公司生产，Tc＝101℃)。
本发明所用热聚合单体含一种或者多种环氧单体及胺类固化剂，以下为可用于本发明中的热可聚合单体，但不局限于这些材料：
优选地，所述环氧单体选自如下结构的化合物中的一种：
优选地，所述紫外聚合单体复合体系包含丙烯酸-3,5,5-三甲基已酯、甲基丙烯酸异丙酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、丙烯酸-3-(三甲氧硅烷基)丙酯、丙烯酸十二酯、二乙二醇二丙烯酸酯和聚乙二醇二丙烯酸酯中的一种或多种。
本发明中所述光引发剂为苯偶酰缩酮类化合物或芳香酮类化合物。
优选地，所述苯偶酰缩酮类化合物为苯偶酰二甲基缩酮。
优选地，所述芳香酮类化合物为二苯甲酮或硫代蒽酮。
优选地，步骤5)中，紫外光照射的条件为：波长为365nm，紫外光强度为1μW/cm2～3mW/cm2，光照时间1min～60min；交流电场的电场频率为2Hz～999MHz；热聚合温度0～55℃下热聚合，热聚合时间为3～30天。
本发明中向列相液晶为小分子液晶材料，可以为负介电各向异性小分子液晶材料(能够用正介电各向异性小分子液晶加入大的负介电各向异性物质替代)，最终可以得到具有负介电各向异性的液晶复合体系，从而在交流电场作用下能够使液晶复合体系中的分子平行取向。
本发明中所用热聚合单体是单官能单体，或者是双官能度或者多官能度单体。
本发明所使用的固化剂为胺类固化剂(如：4,4'-二氨基二环己基甲烷)
本发明所使用的紫外聚合复合体系光聚合单体为丙烯酸-3,5,5-三甲基已酯、甲基丙烯酸异丙酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、丙烯酸-3-(三甲氧硅烷基)丙酯、丙烯酸十二酯、二乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯。本发明中所用紫外聚合单体是一种或者多种单体的混合物，但不局限于这些材料。
本发明所使用的手性添加剂，为可以溶解在向列相液晶中的手性添加剂，如S811，R811，R1011，CB15，ZLI-4572等。
本发明中所使用的光引发剂为苯偶酰缩酮(如苯偶酰二甲基缩酮，即安息香双甲醚，商品名称为Irgacure 651)，或芳香酮类(如二苯甲酮、硫代蒽酮等)
本发明采用紫外光-加热法分步聚合方法制备具有反式或双稳态效果的聚合物分散液晶薄膜，并将之应用于电控智能玻璃的制备方法。根据胆甾相液晶特有的双稳态特性，设计了一种反式及双稳态PDLC薄膜，用胆甾相液晶来取代向列相液晶，其可以在零场下工作，并且可以透明和不透明两种状态之间转换。通过调配热聚合单体及含量对液晶分子的锚定作用，从而实现反式或双稳态PDLC薄膜的效果。(当热聚合单体含量满足1％～5％范围时形成电光性能较好的双稳态PDLC薄膜；当热聚合单体含量满足6％～10％范围时形成电光性能较好的反式PDLC薄膜。)
本发明的优点在于：通过调节热聚合单体的结构及含量和紫外光可聚合单体，经紫外光辐照与热引发上述聚合体系的分步聚合交联反应，形成具有双稳态效果或反式效果的PDLC薄膜材料，同时增强聚合物网络强度，提高高分子网络与ITO膜之间的界面粘结力(剥离强度)。
附图说明
图1是本发明中实施例1的电光性能曲线。
图2是本发明中实施例4的电光性能曲线。
具体实施方式
下面以附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
将重量百分比为1wt％的热聚合聚合单体(环氧单体中的化合物1和4,4'-二氨基二环己基甲烷)混合与重量百分比为99wt％的胆甾相液晶混合物(胆甾相液晶混合物含有重量百分比10％的手性添加剂S811，其他为HNG726200-100，江苏和成显示科技股份有限公司生产，Tc＝101℃)均匀混合，作为热聚合单体液晶复合体系。将丙烯酸-3,5,5-三甲基已酯、甲基丙烯酸异丙酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯600按质量比1：1：2：1混合均匀，作为紫外聚合单体复合体系，将紫外聚合单体复合体系20wt％与热聚合单体液晶复合体系80wt％均匀混配，在55℃温度下形成各向同性液体。向各向同性液体中加入光引发剂形成混合体系，光引发剂Irgacure651含量为各向同性液体总质量的5.0％。加入粒径为20μm的玻璃微珠，控制双稳态PDLC膜的厚度。玻璃微珠的含量约为混合体系总质量的1.0％。
将加入玻璃微珠的混合体系混匀后夹在两片镀有ITO的透明导电膜中间，用辊压匀，形成20μm厚的膜层，在波长为365nm的紫外光进行照射。紫外光强度为1mW/cm2，光照时间为10分钟。外加电场的强度为60.0V，频率为50.0kHz。保持外加电场的时间大于10min，在40℃条件下避光热固化7天即得到双稳态PDLC薄膜。用液晶综合参数测试仪测得上述制备的PDLC薄膜的电光曲线如图1所示。从图1可以看出，在零电场时，薄膜具有较高的透过率，当对其施加低频(频率<1000Hz)电场时，随着电压的增加薄膜从透明态转变为散射态，去除电场后，此散射态被稳定下来；当对散射态的薄膜施加高频(频率>1000Hz)电场时，薄膜由散射态转变为透明态，去除电场后，此透明态被稳定下来。本实施例所得功能薄膜经测试，其剥离强度为0.5N/cm。
实施例2
将重量百分比为3wt％的热聚合聚合单体(环氧单体中的化合物2和4,4'-二氨基二环己基甲烷)混合与重量百分比为97wt％的胆甾相液晶混合物(胆甾相液晶混合物含有重量百分比10％的手性添加剂S811，其他为向列相液晶混合物(表1所示)，该混合物中含有I、II、III、IV、V、VI和VII类化合物)均匀混合，作为热聚合单体液晶复合体系。将丙烯酸-3,5,5-三甲基已酯、丙烯酸十二酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯600按质量比1：1：2：1混合均匀，作为紫外聚合单体复合体系，将紫外聚合单体复合体系10wt％与热聚合单体液晶复合体系90wt％均匀混配，在70℃温度下形成各向同性液体。向各向同性液体中加入光引发剂形成混合体系，光引发剂Irgacure651含量为各向同性液体总质量的0.1％。加入粒径为20μm的玻璃微珠，控制双稳态PDLC膜的厚度。玻璃微珠的含量约为混合体系总质量的1.0％。
将加入玻璃微珠的混合体系混匀后夹在两片镀有ITO的透明导电膜中间，用辊压匀，形成20μm厚的膜层，在波长为365nm的紫外光进行照射。紫外光强度为1mW/cm2，光照时间为10分钟。外加电场的强度为60.0V，频率为50.0kHz。保持外加电场的时间大于10min，在40℃条件下避光热固化7天即得到双稳态PDLC薄膜。本实施例所得功能薄膜经测试，其剥离强度为1.0N/cm。
表1实施例2-6中所采用向列相液晶混合物
实施例3
将重量百分比为4wt％的热聚合聚合单体(环氧单体中的化合物10和4,4'-二氨基二环己基甲烷)混合与重量百分比为96wt％的胆甾相液晶混合物(胆甾相液晶混合物含有重量百分比10％的手性添加剂CB15，其他为向列相液晶混合物(表1所示)，该混合物中含有I、II、III、IV、V、VI和VII类化合物)均匀混合，作为热聚合单体液晶复合体系。将丙烯酸-3,5,5-三甲基已酯、丙烯酸十二酯、丙烯酸-3-(三甲氧硅烷基)丙酯、聚乙二醇二丙烯酸酯600按质量比1：1：2：1混合均匀，作为紫外聚合单体复合体系，将紫外聚合单体复合体系15wt％与热聚合单体液晶复合体系85wt％均匀混配，在0℃温度下形成各向同性液体。向各向同性液体中加入光引发剂形成混合体系，光引发剂Irgacure651含量为各向同性液体总质量的1％。加入粒径为20μm的玻璃微珠，控制双稳态PDLC膜的厚度。玻璃微珠的含量约为混合体系总质量的1.0％。
将加入玻璃微珠的混合体系混匀后夹在两片镀有ITO的透明导电膜中间，用辊压匀，形成20μm厚的膜层，在波长为365nm的紫外光进行照射。紫外光强度为1mW/cm2，光照时间为10分钟。外加电场的强度为60.0V，频率为50.0kHz。保持外加电场的时间大于10min，在40℃条件下避光热固化7天即得到双稳态PDLC薄膜。本实施例所得功能薄膜经测试，其剥离强度为1.3N/cm。
实施例4
将重量百分比为5wt％的热聚合聚合单体(环氧单体中的化合物7和4,4'-二氨基二环己基甲烷)混合与重量百分比为95wt％的胆甾相液晶混合物(胆甾相液晶混合物含有重量百分比10％的手性添加剂R1011，其他为向列相液晶混合物(表1所示)，该混合物中含有I、II、III、IV、V、VI和VII类化合物)均匀混合，作为热聚合单体液晶复合体系。将丙烯酸-3,5,5-三甲基已酯、丙烯酸十二酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯按质量比1：1：2：1混合均匀，作为紫外聚合单体复合体系，将紫外聚合单体复合体系10wt％与热聚合单体液晶复合体系90wt％均匀混配，在30℃温度下形成各向同性液体。向各向同性液体中加入光引发剂形成混合体系，光引发剂Irgacure651含量为各向同性液体总质量的2％。加入粒径为20μm的玻璃微珠，控制双稳态PDLC膜的厚度。玻璃微珠的含量约为混合体系总质量的1.0％。
将加入玻璃微珠的混合体系混匀后夹在两片镀有ITO的透明导电膜中间，用辊压匀，形成20μm厚的膜层，在波长为365nm的紫外光进行照射。紫外光强度为1μW/cm2，光照时间为60分钟。外加电场的强度为60.0V，频率为50.0kHz。保持外加电场的时间大于10min，在0℃条件下避光热固化30天即得到反式PDLC薄膜。用液晶综合参数测试仪测得上述制备的PDLC薄膜的电光曲线如图2所示。从图2可以看出，制备的反式PDLC在零电场时呈现透明态，当对其施加低频(频率<1000Hz)电场时，随着电压的增加薄膜从透明态转变为散射态，去除电场后，此散射态迅速恢复到透明态。本实施例所得功能薄膜经测试，其剥离强度为1.6N/cm。
实施例5
将重量百分比为6wt％的热聚合聚合单体(环氧单体中的化合物8和4,4'-二氨基二环己基甲烷)混合与重量百分比为94wt％的胆甾相液晶混合物(胆甾相液晶混合物含有重量百分比10％的手性添加剂R811，其他为向列相液晶混合物(表1所示)，该混合物中含有I、II、III、IV、V、VI和VII类化合物)均匀混合，作为热聚合单体液晶复合体系。将丙烯酸-3,5,5-三甲基已酯、丙烯酸十二酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯按质量比1：1：2混合均匀，作为紫外聚合单体复合体系，将紫外聚合单体复合体系30wt％与热聚合单体液晶复合体系70wt％均匀混配，在50℃温度下形成各向同性液体。向各向同性液体中加入光引发剂形成混合体系，光引发剂二苯甲酮含量为各向同性液体总质量的3％。加入粒径为20μm的玻璃微珠，控制反式PDLC膜的厚度。玻璃微珠的含量约为混合体系总质量的0.5％。
将加入玻璃微珠的混合体系混匀后夹在两片镀有ITO的透明导电膜中间，用辊压匀，形成20μm厚的膜层，在波长为365nm的紫外光进行照射。紫外光强度为1mW/cm2，光照时间为10分钟。外加电场的强度为60.0V，频率为50.0kHz。保持外加电场的时间大于10min，在40℃条件下避光热固化7天即得到反式PDLC薄膜。本实施例所得功能薄膜经测试，其剥离强度为1.6N/cm。
实施例6
将重量百分比为10wt％的热聚合聚合单体(环氧单体中的化合物9和4,4'-二氨基二环己基甲烷)混合与重量百分比为90wt％的胆甾相液晶混合物(胆甾相液晶混合物含有重量百分比10％的手性添加剂S811，其他为向列相液晶混合物(表1所示)，该混合物中含有I、II、III、IV、V、VI和VII类化合物)均匀混合，作为热聚合单体液晶复合体系。将丙烯酸十二酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯600按质量比1：2：1混合均匀，作为紫外聚合单体复合体系，将紫外聚合单体复合体系40wt％与热聚合单体液晶复合体系60wt％均匀混配，在60℃温度下形成各向同性液体。向各向同性液体中加入光引发剂形成混合体系，光引发剂硫代蒽酮含量为各向同性液体总质量的0.7％。加入粒径为20μm的玻璃微珠，控制双稳态反式PDLC膜的厚度。玻璃微珠的含量约为混合体系总质量的0.8％。
将加入玻璃微珠的混合体系混匀后夹在两片镀有ITO的透明导电膜中间，用辊压匀，形成20μm厚的膜层，在波长为365nm的紫外光进行照射。紫外光强度为3mW/cm2，光照时间为1分钟。外加电场的强度为60.0V，频率为50.0kHz。保持外加电场的时间大于10min，在55℃条件下避光热固化3天即得到反式PDLC薄膜。本实施例所得功能薄膜经测试，其剥离强度为1.6N/cm。
实验结果表明，实施例1中的双稳态PDLC薄膜的电光性能与实施例2～3中制备的双稳态PDLC薄膜的电光性能优异。驱动电压低、响应时间短、对比度高。通过实施例1中的双稳态PDLC薄膜与实施例4中制备的反式PDLC薄膜相比较可知，通过调节液晶性紫外聚合单体的含量调节聚合物网络对液晶的锚定作用，实现双稳态PDLC薄膜或反式PDLC薄膜的制备。
综上所述，本发明通过选择紫外光可聚合单体和热聚合单体，经先紫外聚合后热聚合的方法制备的PDLC薄膜材料不仅增强了聚合物网络强度，而且提高高分子网络与ITO膜之间的界面粘结力，形成具有优异电光性能的反式或双稳态PDLC薄膜材料。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种紫外光-加热分步聚合制备胆甾相液晶功能薄膜的方法，所述方法包括以下步骤：
1)将重量百分比为1wt％～10wt％的热聚合单体引入90wt％～99wt％胆甾相液晶混合物中混配为热聚合单体液晶复合体系；
2)将重量百分比为10wt％～60wt％紫外聚合单体复合体系引入重量百分比为40wt％～90wt％混配后的热聚合单体液晶复合体系，在0℃～70℃温度下均匀混合，形成各向同性液体；
3)向各向同性液体中加入光引发剂形成混合体系，光引发剂含量为各向同性液体质量的0.1～5.0％；
4)向混合体系加入玻璃微珠，控制PDLC薄膜的厚度，玻璃微珠的含量为混合体系总质量的0.5～1.0％；
5)将加入玻璃微珠的混合体系混匀后灌入用镀有氧化铟锡导电层的玻璃基板制作的液晶盒中，或者用镀有氧化铟锡导电层的塑料薄膜将加入玻璃微珠的混合体系压制成液晶薄膜，用紫外光进行照射，随后采用交流电场控制液晶盒或液晶薄膜中胆甾相液晶处于平行织构状态，同时进行热聚合，最终固化成胆甾相液晶功能薄膜；
所述胆甾相液晶功能薄膜为反式或双稳态PDLC薄膜；
所述胆甾相液晶混合物包括手性添加剂和向列相液晶混合物；
所述向列相液晶混合物含有I、II、III、IV、V、VI和VII类化合物，各类化合物按重量百分比分别为：I类化合物为35～50％，II类化合物为10～30％，III类化合物为5～10％，IV类化合物为10～15％，V化合物为1～3％，VI类化合物为10～20％，VII类化合物为0.05～0.1％；各类化合物的结构通式分别为：
其中，R1～R11分别为烷基-CnH2n+1或烷氧基-OCnH2n+1中的一个，其中n为整数1～5；Z为单键、-COO-或-C≡C-基团中的一个或多个；L1～L2分别为-H原子、-F原子或氰基中的一个；L3～L4分别为-H原子或氰基中的一个；m1～m4的值分别为0或1，且不同时为0或1；
所述热聚合单体包括环氧单体和胺类固化剂；
所述环氧单体选自如下结构的化合物中的一种：
所述紫外聚合单体复合体系包含丙烯酸-3,5,5-三甲基已酯、甲基丙烯酸异丙酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、丙烯酸-3-(三甲氧硅烷基)丙酯、丙烯酸十二酯、二乙二醇二丙烯酸酯和聚乙二醇二丙烯酸酯中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述手性添加剂选自S811、R811、R1011、CB15和ZLI-4572中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光引发剂为苯偶酰缩酮类化合物或芳香酮类化合物。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述苯偶酰缩酮类化合物为苯偶酰二甲基缩酮，所述芳香酮类化合物为二苯甲酮或硫代蒽酮。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5)中，紫外光照射的条件为：波长为365nm，紫外光强度为1μW/cm2～3mW/cm2，光照时间1min～60min；交流电场的电场频率为2Hz～999MHz；热聚合温度0～55℃下热聚合，热聚合时间为3～30天。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106635052A (zh) * 2015-10-28 2017-05-10 江苏和成显示科技股份有限公司 具有负介电各向异性的液晶化合物及其应用
CN107083242A (zh) * 2017-04-21 2017-08-22 深圳市屏柔科技有限公司 一种液晶浆料及其配制方法
CN109307966B (zh) * 2017-07-26 2020-07-17 北京大学 一种低电压驱动电控液晶调光膜及其制备方法
CN108251130A (zh) * 2017-12-29 2018-07-06 东莞北斗同创智能科技有限公司 一种触显一体化uv光引发彩色液晶的配方
CN109280556B (zh) * 2018-10-26 2020-07-17 北京大学 一种基于环氧分步热固化制备聚合物分散液晶薄膜的方法
CN110376783B (zh) * 2019-08-01 2021-08-13 北京大学 一种聚合物分散液晶薄膜的制备方法
CN113885245A (zh) * 2021-11-02 2022-01-04 北京大学 高力学性能、低驱动电压及高对比度液晶调光膜及其制备方法
CN114086135A (zh) * 2021-11-08 2022-02-25 苏州瑞纳新材料科技有限公司 一种电致调光薄膜及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5867238A (en) * 1991-01-11 1999-02-02 Minnesota Mining And Manufacturing Company Polymer-dispersed liquid crystal device having an ultraviolet-polymerizable matrix and a variable optical transmission and a method for preparing same
CN101007949A (zh) * 2007-01-23 2007-08-01 北京科技大学 一种高分子分散液晶薄膜材料的制备方法
CN101225308A (zh) * 2007-09-17 2008-07-23 北京科技大学 紫外光-加热分步聚合法制备聚合物分散液晶材料的方法
CN102220139A (zh) * 2011-04-21 2011-10-19 北京科技大学 环氧树脂紫外光致阳离子聚合制备聚合物分散液晶的方法
CN103513464A (zh) * 2013-10-24 2014-01-15 南京晶多新材料科技有限公司 反式应变液晶调光显示艺术玻璃制品及其应用
CN104403677A (zh) * 2014-12-15 2015-03-11 京东方科技集团股份有限公司 一种液晶混合物、图案化相位延迟膜及制备方法、显示装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080317977A1 (en) * 2007-06-22 2008-12-25 Chiefway Engineering Co., Ltd. Light-regulation membrane

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5867238A (en) * 1991-01-11 1999-02-02 Minnesota Mining And Manufacturing Company Polymer-dispersed liquid crystal device having an ultraviolet-polymerizable matrix and a variable optical transmission and a method for preparing same
CN101007949A (zh) * 2007-01-23 2007-08-01 北京科技大学 一种高分子分散液晶薄膜材料的制备方法
CN101225308A (zh) * 2007-09-17 2008-07-23 北京科技大学 紫外光-加热分步聚合法制备聚合物分散液晶材料的方法
CN102220139A (zh) * 2011-04-21 2011-10-19 北京科技大学 环氧树脂紫外光致阳离子聚合制备聚合物分散液晶的方法
CN103513464A (zh) * 2013-10-24 2014-01-15 南京晶多新材料科技有限公司 反式应变液晶调光显示艺术玻璃制品及其应用
CN104403677A (zh) * 2014-12-15 2015-03-11 京东方科技集团股份有限公司 一种液晶混合物、图案化相位延迟膜及制备方法、显示装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
反式液晶/聚合物分散薄膜的制备及光电性能研究;于美娜;《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技I辑》;20080515(第05期);B020-94

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