CN109407386A

CN109407386A - 一种聚合物分散液晶调光膜及其制备方法

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Publication number: CN109407386A
Application number: CN201811575647.1A
Authority: CN
Inventors: 王浪伟; 刘文龙; 李林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-12-22
Filing date: 2018-12-22
Publication date: 2019-03-01

Abstract

本发明涉及一种聚合物分散液晶调光膜及其制备方法，调光膜的原料由如下重量份组成：单体甲基丙烯酸羟丙酯25‑30份，环氧树脂38‑45份，邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯22‑28份，甲基丙烯酸月桂酯4‑6份，光引发剂4‑6份，光稳定剂4‑6份，液晶140‑180份，纳米粒子1.8‑2.2份。制备方法包括：将单体甲基丙烯酸羟丙酯、环氧树脂、邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯和甲基丙烯酸月桂酯加入混合容器混合搅拌，再加入液晶后混合，再加入光引发剂、光稳定剂和纳米粒子搅拌，得到原料后涂布压合后固化即得。本发明中制备的聚合物分散液晶调光膜使用时散射态和透明态之间的切换反应迅速，驱动电压较低，安全可靠。

Description

一种聚合物分散液晶调光膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及聚合分散液晶及其制备技术领域，具体涉及一种聚合物分散液晶调光膜及其制备方法。

背景技术

聚合物分散液晶是将低分子液晶与预聚物相混合，在一定条件下经聚合反应，形成微米级的液晶微滴均匀地分散在高分子网络中，再利用液晶分子的介电各向异性获得具有电光响应特性的材料，它主要工作在散射态和透明态之间并具有一定的灰度。聚合物液晶膜是将液晶和聚合物结合得到的一种综合性能优异的膜材料。液晶分子赋予了聚合物液晶膜显著的电光特性，使其受到了广泛的关注，并有着广阔的应用前景。

相对于传统显示器件来说，聚合物分散型液晶显示器具有很多优点，例如不需偏振片和取向层，制备工艺简单，易于制成大面积柔性显示器等,目前已在光学调制器、热敏及压敏器件、电控玻璃、光阀、投影显示、电子书等方面获得广泛应用。在无外加电压的情形下，膜间不能形成有规律的电场，液晶微粒的光轴取向随机，呈现无序状态，其有效折射率n0不与聚合物的折射率np匹配。入射光线被强烈散射，薄膜呈不透明或半透明状。

施加外电压，液晶微粒的光轴垂直于薄膜表面排列，即与电场方向一致。微粒之寻常光折射率与聚合物的折射率基本匹配，无明显介面，构成了一基本均匀的介质，所以入射光不会发生散射，薄膜呈透明状。因此，在外加电场的驱动下，聚合物分散具备光开关特性。

聚合物分散液晶调光玻璃事实上是将聚合物分散液晶调光膜夹层于两层玻璃之间，经高压釜或一步法炉子压制成型的终端应用产品。利用聚合物分散液晶膜通电透明，断电磨砂的特性，广泛应用于各种隐私保护的商业空间装饰，酒店装潢，投影展示等领域。

目前市场上已经有聚合物分散液晶薄膜产品，一般驱动电压为75V以上，电压较高，无法满足公共场所使用安全标准的要求，是其推广应用的瓶颈。在这种情况下，保证聚合物分散液晶薄膜具有优良的对比度和稳定性的前提下，降低材料的驱动电压显得尤为重要。聚合物分散液晶薄膜的电光性能与聚合物高分子网络结构密切相关，聚合物分散液晶薄膜性能的改善主要在于聚合物网络的构建，包括预聚物单体的选择、紫外光引发剂的选择；另外，预聚物单体和液晶的比例，以及紫外聚合过程中温度、紫外光强度、紫外光照射时间、液晶盒厚度等都是影响聚合物网络微观结构的重要因素。总的来说，对于聚合物分散膜电光性能的优化，聚合单体的选择以及混配比例，显得尤为重要。现有技术中的聚合物液晶膜仅能实现透明或不透明两种状态，但是存在透明度较差的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种聚合物分散液晶调光膜及其制备方法，解决了聚合物分散液晶调光膜驱动电压高以及透明度不高的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种聚合物分散液晶调光膜，所述聚合物分散液晶调光膜的原料由如下重量份组成：单体甲基丙烯酸羟丙酯25-30份，环氧树脂38-45份，邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯22-28份，甲基丙烯酸月桂酯4-6份，光引发剂4-6份，光稳定剂4-6份，液晶140-180份，纳米粒子1.8-2.2份。

其中甲基丙烯酸羟丙酯的结构式如下：

邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯的结构式如下：

甲基丙烯酸月桂酯的结构式如下：

光引发剂为光引发剂2959，其结构式如下：

光稳定剂为丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物。

液晶为液晶E7或液晶ZLI-1565。

调光膜又名PDLC液晶膜，PDLC中文名称为聚合物分散液晶，是将棒状高分子液晶与预聚物相混合，使其同时具有液体和晶体的特征，以及显著的光电特性，在没有电场作用的情况下，其分子无序排列处于不透明的状态，而在电场的作用下其分子沿电场方向有序地排列，使得其有透光性，通过控制电场可以控制其在透明和不透明状态间进行转换。

进一步地，所述聚合物分散液晶调光膜的原料由如下重量份组成：单体甲基丙烯酸羟丙酯27份，环氧树脂40份，邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯25份，甲基丙烯酸月桂酯5份，光引发剂5份，光稳定剂5份，液晶162.5份，纳米粒子2.0份。

进一步地，所述纳米粒子为四氧化三铁纳米粒子、硫化锌纳米粒子中的任意一种或两种的混合物。

进一步地，所述纳米粒子的粒径为10nm、45nm或60nm中的任意两者组合。

上述聚合物分散液晶调光膜的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、将25-30重量份的单体甲基丙烯酸羟丙酯、38-45重量份的环氧树脂、22-28重量份的邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯和4-6重量份的甲基丙烯酸月桂酯加入混合容器中在50-60℃下混合60-90min，混合完成后在20-30℃下搅拌25-35min，得到混合物A，待用；

步骤二、向上述混合物A中加入140-180重量份的液晶后在45-55℃下混合50-80min，混合完成后在20-30℃下搅拌25-35min，得到混合物B，待用；

步骤三、向上述混合物B中加入4-6重量份的光引发剂、4-6重量份的光稳定剂和1.8-2.2重量份的纳米粒子后在20-30℃下搅拌25-35min，得到聚合物分散液晶调光膜的原料，待用；

步骤四、将聚合物分散液晶调光膜的原料加入涂布压合机，涂布压合机上的上料槽将聚合物分散液晶调光膜的原料均匀涂布到两层ITO薄膜中间，使其压合间距为18-22um，并用涂布辊将聚合物分散液晶调光膜的原料涂在薄膜上，通过压合辊将两层薄膜压实，通过牵引辊将薄牵出，得到压合的薄膜，待用；

步骤五、将步骤四中压合的薄膜剪切所要尺寸，导入固化硅胶袋的紫外线固化区，将硅胶铺到薄膜的上面并把四周边缘插到硅胶卡槽中，首先开启真空泵抽真空18-25min后，再开启紫外线灯组固化4-6min后停止抽真空，将残余滞留在薄膜中的气泡完全抽出，得到成品待用。

本发明制备得到的调光膜通电透明，断电透光不透明，响应速度快，在1/10秒以内可以实现瞬间隐形；调光膜在通电时透明，断电时透光不透明，在保护隐私的情况下光线依然充沛，在办公区域使用，不仅舒适，而且节约了照明电。

调光膜可以屏蔽98％以上的紫外光，可保护室内的陈设不因紫外辐照而出现退色、老化等情况，也能够保护人员避免因过度紫外辐照而引起的疾病；调光膜具有声音阻尼作用，可有效阻隔各类噪音达到38分贝，甚至超过中空隔音玻璃；调光膜还是一款非常优秀的投影硬屏，在光线适宜的环境下，如果选用高流明投影机，投影成像效果非常清晰出众。

进一步地，所述步骤五中固化硅胶袋为卡槽式硅胶袋。

进一步地，所述卡槽式硅胶袋的四周用卡槽硅胶密封好，形成硅胶带密封槽；所述卡槽式硅胶袋的侧部有一条抽真空的软管；所述卡槽式硅胶袋的最上层为硅胶板；所述所述卡槽式硅胶袋的最下层为紫外线灯组；所述紫外线灯组的上方为厚度18-22mm的玻璃。

进一步地，所述紫外线灯组的紫外线波长为367nm；所述玻璃为非钢化玻璃。

进一步地，所述步骤一至步骤五均在至少10万级以上无尘恒温车间内进行。

本发明的有益效果是：

1.聚合物分散液晶调光膜的原料由如下重量份组成：单体甲基丙烯酸羟丙酯、环氧树脂、邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸月桂酯、光引发剂、光稳定剂、液晶和纳米粒子组成，其中控制单体甲基丙烯酸羟丙酯、环氧树脂、邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸月桂酯的比例使其在具有优良的对比度和稳定性的前提下，降低了聚合物分散液晶调光膜的驱动电压；添加纳米粒子，纳米粒子的粒径为10nm、45nm或60nm中的任意两者组合，使得聚合物分散液晶具有分散排布的聚合物网络；

2.聚合物分散液晶调光膜的制备方法原材料来源广泛，成本低廉，其制备方法简单，适于范围广，制备的聚合物分散液晶调光膜使用时散射态和透明态之间的切换反应迅速，驱动电压较低，安全可靠；聚合物分散液晶调光膜的制备方法简单，但是制备环境要求高，控制聚合物分散液晶调光膜的厚度，涂布压合之后的薄膜再固化真空除去气泡，制备得到的薄膜透明度高，状态切换快；

3.本发明制备得到的调光膜通电透明，断电透光不透明，响应速度快，在1/10秒以内可以实现瞬间隐形；调光膜在通电时透明，断电时透光不透明，在保护隐私的情况下光线依然充沛，在办公区域使用，不仅舒适，而且节约了照明电；

4.调光膜可以屏蔽98％以上的紫外光，可保护室内的陈设不因紫外辐照而出现退色、老化等情况，也能够保护人员避免因过度紫外辐照而引起的疾病；调光膜具有声音阻尼作用，可有效阻隔各类噪音达到38分贝，甚至超过中空隔音玻璃；调光膜还是一款非常优秀的投影硬屏，在光线适宜的环境下，如果选用高流明投影机，投影成像效果非常清晰出众。

附图说明

图1为调光膜的结构简图；

图2为调光膜的原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

其中甲基丙烯酸羟丙酯的结构式如下：

邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯的结构式如下：

甲基丙烯酸月桂酯的结构式如下：

光引发剂为光引发剂2959，其结构式如下：

液晶为液晶E7或液晶ZLI-1565。

具体地，所述纳米粒子为四氧化三铁纳米粒子、硫化锌纳米粒子中的任意一种或两种的混合物。

具体地，所述纳米粒子的粒径为10nm、45nm或60nm中的任意两者组合。

实施例1-实施例4的具体组成参数如表1所示，实施例1-实施例4为本发明中限定的技术参数，实施例5中不添加纳米粒子，实施例6中单体甲基丙烯酸羟丙酯、环氧树脂、邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸月桂酯的比例不同，实施例5-实施例6为对照实施例。

表1

上述聚合物分散液晶调光膜的制备方法，包括如下步骤：

具体地，所述步骤五中固化硅胶袋为卡槽式硅胶袋。

具体地，所述卡槽式硅胶袋的四周用卡槽硅胶密封好，形成硅胶带密封槽；所述卡槽式硅胶袋的侧部有一条抽真空的软管；所述卡槽式硅胶袋的最上层为硅胶板；所述所述卡槽式硅胶袋的最下层为紫外线灯组；所述紫外线灯组的上方为厚度18-22mm的玻璃。

具体地，所述紫外线灯组的紫外线波长为367nm；所述玻璃为非钢化玻璃。

具体地，所述步骤一至步骤五均在至少10万级以上无尘恒温车间内进行。

实施例1-实施例4的具体制备参数如表2所示，实施例1-实施例4为本发明中限定的技术参数，实施例5中不添加纳米粒子，实施例6中单体甲基丙烯酸羟丙酯、环氧树脂、邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸月桂酯的比例不同，实施例5-实施例6为对照实施例。

表2

实施例1-实施例6的具体性能参数如表3所示，实施例1-实施例4为本发明中限定的技术参数，实施例5中不添加纳米粒子，实施例6中单体甲基丙烯酸羟丙酯、环氧树脂、邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸月桂酯的比例不同，实施例5-实施例6为对照实施例。

表3

从表3的数据中可以看出，调光膜通电透明，断电透光不透明，响应速度快，在1/10秒以内可以实现瞬间隐形；调光膜在通电时透明，断电时透光不透明，在保护隐私的情况下光线依然充沛，在办公区域使用，不仅舒适，而且节约了照明电。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种聚合物分散液晶调光膜，其特征在于，所述聚合物分散液晶调光膜的原料由如下重量份组成：单体甲基丙烯酸羟丙酯25-30份，环氧树脂38-45份，邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯22-28份，甲基丙烯酸月桂酯4-6份，光引发剂4-6份，光稳定剂4-6份，液晶140-180份，纳米粒子1.8-2.2份。

2.根据权利要求1所述的一种聚合物分散液晶调光膜，其特征在于，所述聚合物分散液晶调光膜的原料由如下重量份组成：单体甲基丙烯酸羟丙酯27份，环氧树脂40份，邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯25份，甲基丙烯酸月桂酯5份，光引发剂5份，光稳定剂5份，液晶162.5份，纳米粒子2.0份。

3.根据权利要求1或2所述的一种聚合物分散液晶调光膜，其特征在于，所述纳米粒子为四氧化三铁纳米粒子和/或硫化锌纳米粒子中的任意一种或两种的混合物。

4.根据权利要求3所述的一种聚合物分散液晶调光膜，其特征在于，所述纳米粒子的粒径为10nm、45nm和/或60nm中的任意两者组合。

5.权利要求1-4任一项所述的一种聚合物分散液晶调光膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种聚合物分散液晶调光膜的制备方法，其特征在于，所述步骤五中固化硅胶袋为卡槽式硅胶袋。

7.根据权利要求6所述的一种聚合物分散液晶调光膜的制备方法，其特征在于，所述卡槽式硅胶袋的四周用卡槽硅胶密封好，形成硅胶带密封槽；所述卡槽式硅胶袋的侧部有一条抽真空的软管；所述卡槽式硅胶袋的最上层为硅胶板；所述所述卡槽式硅胶袋的最下层为紫外线灯组；所述紫外线灯组的上方为厚度18-22mm的玻璃。

8.根据权利要求7所述的一种聚合物分散液晶调光膜的制备方法，其特征在于，所述紫外线灯组的紫外线波长为367nm；所述玻璃为非钢化玻璃。

9.根据权利要求5所述的一种聚合物分散液晶调光膜的制备方法，其特征在于，所述步骤一至步骤五均在至少10万级以上无尘恒温车间内进行。