CN111574739B - 一种改性间隔粉及其制备方法与一种液晶手写板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种改性间隔粉及其制备方法与一种液晶手写板，属于液晶材料技术领域。本发明提供的改性间隔粉为光引发剂接枝间隔粉，光引发剂为安息香甲基醚或Irgacure 651，间隔粉为聚苯乙烯微球或聚甲基丙烯酸甲酯微球；光引发剂通过共价键与间隔粉连接。本发明提供的改性间隔粉与液晶层料液中的液晶有很好的相容性，提高了液晶手写板笔迹的光滑性。而且，改性间隔粉上接枝的光引发剂能够引发液晶层料液中聚合单体的聚合，最终使间隔粉能够穿插到聚合物网络中，从而使间隔粉微球附近有聚合物网络密集。本发明通过控制间隔粉微球上接枝光引发剂的量的多少，达到控制液晶手写板内的聚合物网络的密集程度的目的，进而控制手写板笔迹粗细。

Description

一种改性间隔粉及其制备方法与一种液晶手写板
技术领域
本发明涉及液晶材料技术领域，尤其涉及一种改性间隔粉及其制备方法与一种液晶手写板。
背景技术
现有的液晶手写板，所采用的间隔粉为无机材料或者有机高分子聚合物材料，其结构如图1所示，图1为现有液晶手写板所使用的微球状间隔粉的形貌图；仅仅起到的间隔手写板上下两基板的作用。这样的间隔粉与液晶手写板内的液晶以及聚合物网络并不相容，如图2和图3所示，图2为现有液晶手写板结构示意图(单体未聚合前)，图3为现有液晶手写板结构示意图(单体聚合后)。间隔粉与液晶手写板内的液晶以及聚合物网络的不相容导致了手写板书写时，由于外界的书写压力导致间隔粉受力不均而在液晶层内滑动，从而导致书写笔迹边缘不平整，光滑性不好，笔迹周围有毛刺现象出现。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种改性间隔粉及其制备方法与一种液晶手写板。本发明提供的改性间隔粉与液晶层料液中的液晶和聚合液晶性单体有很好的相容性，进而提高了液晶手写板的书写光滑性。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种改性间隔粉，所述改性间隔粉为光引发剂接枝间隔粉，所述光引发剂为安息香甲基醚或Irgacure 651，所述间隔粉为聚苯乙烯微球或聚甲基丙烯酸甲酯微球；所述光引发剂通过共价键与间隔粉连接。
优选地，所述间隔粉的粒径为2.0～7.0μm。
优选地，所述聚苯乙烯微球和聚甲基丙烯酸甲酯微球的比重独立地为1.08～2.03g/cm3，所述聚苯乙烯微球的折射率为1.59，热分解温度为340℃；所述聚甲基丙烯酸甲酯微球的折射率为1.49，热分解温度为280℃。
优选地，所述光引发剂与间隔粉的质量比为1：1.5～1：2。
本发明还提供了上述技术方案所述的改性间隔粉的制备方法，包括以下步骤：
将间隔粉进行电晕放电处理，得到表面改性间隔粉；
将所述表面改性间隔粉、无水氯化铝、光引发剂和四氢呋喃混合，严格无水无氧下进行接枝反应，提纯、干燥，得到所述改性间隔粉。
优选地，所述电晕放电处理的电压为2～200kV，频率为2～10kHz。
优选地，所述表面改性间隔粉、无水氯化铝和光引发剂的质量比为3:3:1～1:1:1。
优选地，所述接枝反应的温度为室温，时间为2～3h。
本发明还提供了一种液晶手写板，包括依次层叠设置的第一基板、第一ITO导电层、液晶层、第二ITO导电层和第二基板，所述液晶层由液晶层料液形成，所述液晶层料液包括改性间隔粉；所述改性间隔粉为上述技术方案所述的改性间隔粉或上述技术方案所述的制备方法制得的改性间隔粉。
优选地，所述液晶层料液包括以下重量份数的组分：改性间隔粉2～3份，聚合液晶性单体30～35份，液晶56～64份，手性剂4～6份。
本发明提供了一种改性间隔粉，所述改性间隔粉为光引发剂接枝间隔粉，所述光引发剂为安息香甲基醚或Irgacure 651，所述间隔粉为聚苯乙烯微球或聚甲基丙烯酸甲酯微球；所述光引发剂通过共价键与间隔粉连接。本发明提供的改性间隔粉与液晶层料液中的液晶和聚合液晶性单体有很好的相容性，提高了液晶手写板的笔迹光滑性，没有毛刺。同时，改性间隔粉上接枝的光引发剂能够引发液晶层料液中聚合液晶性单体的聚合，最终使间隔粉能够穿插到聚合物网络中，从而使间隔粉微球附近有聚合物网络密集；通过控制间隔粉微球上接枝光引发剂的量的多少，达到控制液晶手写板内的聚合物网络的密集程度的目的，进而控制手写板笔迹粗细。
附图说明
图1为现有液晶手写板所使用的微球状间隔粉的形貌图；
图2为现有液晶手写板结构示意图(单体未聚合前)；其中，1为间隔粉、3为第一基板、4为第一导电ITO层、5为液晶、6为聚液晶性单体、7为第二导电ITO层、8为第二基板；
图3为现有液晶手写板结构示意图(单体聚合后)，其中，1为间隔粉、3为第一基板、4为第一导电ITO层、5为液晶、6为聚合液晶性单体、7为第二导电ITO层、8为第二基板，9为聚合物网络；
图4为本发明提供的改性间隔粉的结构示意图；
图5为本发明提供的液晶手写板结构示意图(单体未聚合前)，其中，3为第一基板、4为第一导电ITO层、5为液晶、6为聚合液晶性单体、7为第二导电ITO层、8为第二基板；
图6为本发明提供的液晶手写板结构示意图(单体聚合后)，其中3为第一基板、4为第一导电ITO层、5为液晶、6为聚合液晶性单体、7为第二导电ITO层、8为第二基板，9为聚合物网络。
具体实施方式
本发明提供了一种改性间隔粉，所述改性间隔粉为光引发剂接枝间隔粉，所述光引发剂为安息香甲基醚或Irgacure 651，所述间隔粉为聚苯乙烯微球(PS)或聚甲基丙烯酸甲酯微球(PMMA)；所述光引发剂通过共价键与间隔粉连接。
在本发明中，所述间隔粉的粒径优选为2～7μm。在本发明中，所述聚苯乙烯微球和聚甲基丙烯酸甲酯微球的比重独立地优选为1.08～2.03g/cm3，所述聚苯乙烯微球的折射率优选为1.59，热分解温度优选为340℃；所述聚甲基丙烯酸甲酯微球的折射率优选为1.49，热分解温度优选为280℃。
在本发明中，所述光引发剂与间隔粉的质量比优选为1：1.5～1：2。
在本发明中，所述改性间隔粉的结构示意图如图4所示。
本发明还提供了上述技术方案所述的改性间隔粉的制备方法，包括以下步骤：
将间隔粉进行电晕放电处理，得到表面改性间隔粉；
将所述表面改性间隔粉、无水氯化铝、光引发剂和四氢呋喃混合，严格无水无氧下进行接枝反应，提纯、干燥，得到所述改性间隔粉。
本发明将间隔粉进行电晕放电处理，得到表面改性间隔粉。
在本发明中，所述电晕放电处理的电压优选为2～200kV，进一步优选为10～25kV；频率优选为2～10kHz，进一步优选为3～5kHz。
本发明通过采用电晕放电处理使间隔粉表面产生羰基、羧基等活性基团，有利于后续光引发剂的接枝。
得到表面改性间隔粉，本发明将所述表面改性间隔粉、无水氯化铝、光引发剂和四氢呋喃混合，严格无水无氧下进行接枝反应，提纯、干燥，得到所述改性间隔粉。
在本发明中，所述表面改性间隔粉、无水氯化铝和光引发剂的质量比优选为3:3:1～1:1:1，进一步优选为2:2:1。
在本发明中，所述接枝反应的时间优选为2～3h；所述接枝反应的温度优选为室温，即既不需要额外加热也不需要额外降温。
在本发明中，所述干燥的温度优选为90～110℃，时间优选为1.5～2h。
在本发明中，表面含有羰基、羧基等活性基团的间隔粉在无水氯化铝的作用下与光引发剂中的苯环发生Friedel-Crafts反应，从而在间隔粉表面接枝光引发剂。
本发明还提供了一种液晶手写板，包括依次层叠设置的第一基板、第一ITO导电层、液晶层、第二ITO导电层和第二基板，所述液晶层由液晶层料液形成，所述液晶层料液包括改性间隔粉；所述改性间隔粉为上述技术方案所述的改性间隔粉或上述技术方案所述的制备方法制得的改性间隔粉。
本发明提供的液晶手写板包括第一基板和第二基板，所述第一基板和第二基板的材质优选为3,4-乙烯二氧噻吩单体的聚合物(PEDOT)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；所述第一基板和第二基板的厚度独立地优选为50～300μm。
本发明提供的液晶手写板包括第一ITO导电层和第二ITO导电层，所述第一ITO导电层和第二ITO导电层的厚度独立地优选为100～200nm。
本发明提供的液晶手写板包括液晶层，所述液晶层由液晶层料液形成，所述液晶层料中包括改性间隔粉；所述液晶层料液优选包括以下重量份数的组分：改性间隔粉2～3份，聚合液晶性单体30～35份，液晶56～64份，手性剂4～6份。在本发明中，所述聚合液晶性单体优选为RM257或RM82；所述手性剂优选为S811、R6N或R811；所述液晶优选为液晶E7。
在本发明中，所述液晶层料液的制备方法优选包括以下步骤：
将改性间隔粉、聚合液晶性单体、手性剂和液晶混合，加热至清亮点以上后避光搅拌2h，得到所述液晶层料液。
在本发明中，所述液晶手写板优选通过以下步骤制备得到：
在所述第一基板和第二基板上分别附着第一ITO导电层和第二ITO导电层；
将液晶层料液滴到两个基板中间的一端，利用滚筒从滴有液晶层料液的一端开始挤压，重复挤压后紫外光聚合，得到所述液晶手写板。
本发明对所述在第一基板和第二基板上分别附着第一ITO导电层和第二ITO导电层的方法不做具体限定，采用本领域技术人员公知的技术手段和参数即可。
在本发明中，所述紫外光聚合的紫外光强度优选为4.7～5.2mW/cm2，时间优选为3～5min。
本发明通过在间隔粉表面接枝光引发剂，能够使得到的改性间隔粉与液晶层料液中的液晶和聚合液晶性单体有很好的相容性，提高液晶手写层的笔迹光滑性。同时，改性间隔粉中接枝的光引发剂能够参与聚合液晶性单体的聚合，在间隔粉的周围形成聚合物密集区，通过控制间隔粉上光引发剂的引入量，能够控制间隔粉周围形成的聚合物密集区的密集程度，进而控制液晶手写板的笔迹粗细。
图5为本发明提供的液晶手写板结构示意图(单体未聚合前)，其中，3为第一基板、4为第一导电ITO层、5为液晶、6为聚合液晶性单体、7为第二导电ITO层、8为第二基板；图6为本发明提供的液晶手写板结构示意图(单体聚合后)，其中3为第一基板、4为第一导电ITO层、5为液晶、6为聚合液晶性单体、7为第二导电ITO层、8为第二基板，9为聚合物网络。从图5和图6可以看出：由于改性间隔粉在未聚合时周围存在较多的光引发剂，因此聚合后改性间隔粉附近聚合物网络密集。由于密集的聚合物网络与改性间隔粉微球之间的锚固作用，因此能有效的固定住改性间隔粉，使其在书写时不滑动，提高笔迹的光滑性。同时，改性间隔粉与液晶同为有机物，因此二者之间的相容性也大大提高。
下面结合实施例对本发明提供的改性间隔粉及其制备方法与一种液晶手写板进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
改性间隔粉的制备方法
将PS微球(粒径为2～7μm，比重为1.08g/cm3，折射率为1.59，热分解温度为340℃)在2kV、3kHz的条件性进行电晕放电处理，得到表面改性聚苯乙烯微球；
将15g表面改性聚苯乙烯微球、15g无水氯化铝和10g安息香甲基醚在四氢呋喃中混合，室温下严格无水无氧下接枝反应135min，提纯后干燥得到改性间隔粉。
液晶手写板的制备：
在厚度分别为50μm的第一基板(材质为PET)和第二基板(材质为PET)上依次附着厚度为100nm的第一ITO导电层和第二ITO导电层；
将2重量份的改性间隔粉、30重量份的聚合液晶性RM257单体、4重量份的手性剂S811和64重量份的HNG715600液晶混合，加热至清亮点以上避光搅拌2h，得到液晶层料液，滴加10mL液晶层料液于10cm*20cm的两个基板中间的一端，利用滚筒从滴有液晶层料液的一端开始挤压，重复挤压3次，在强度为4.7mW/cm2的紫外光下照射3min，得到液晶手写板。
实施例2
改性间隔粉的制备方法
将PMMA微球(粒径为5～7μm，折射率1.49，热分解温度280℃，比重为2.03g/cm3)在2kV、3kHz的条件性进行电晕放电处理，得到表面改性PMMA微球；
将15g表面改性PMMA微球、15g无水氯化铝和10g Irgacure 651在四氢呋喃中混合，室温下严格无水无氧接枝反应2.5h，提纯、干燥后得到改性间隔粉。
液晶手写板的制备：
在厚度分别为100μm的第一基板(材质为PET)和第二基板(材质为PET)上依次附着厚度为100nm的第一ITO导电层和第二ITO导电层；
将2重量份改性间隔粉、30重量份聚合液晶性RM82单体、4重量份手性剂R6N和64重量份的液晶HNG715600混合，加热至清亮点以上避光搅拌2h，得到液晶层料液，滴加10mL液晶层料液于10cm*20cm两个基板中间的一端，利用滚筒从滴有液晶层料液的一端开始挤压，重复挤压3次，在强度为5.2mW/cm2的紫外光下照射4min，得到液晶手写板。
实施例3
改性间隔粉的制备方法
将PS微球(粒径为2～7μm，比重为1.08g/cm3，折射率为1.59，热分解温度为340℃)在15kV、5kHz的条件性进行电晕放电处理，得到表面改性聚苯乙烯微球；
将15g表面改性聚苯乙烯微球、15g无水氯化铝和10g Irgacure 651在四氢呋喃中混合，室温下严格无水无氧接枝反应135min，提纯干燥后得到改性间隔粉。
液晶手写板的制备：
在厚度分别为200nm的第一基板(材质为PEDOT)和第二基板(材质为PEDOT)上依次附着厚度为150nm的第一ITO导电层和第二ITO导电层；
将3重量份改性间隔粉、31重量份聚合液晶性RM82单体、4重量份手性剂R811和62重量份液晶HNG715600混合，加热至清亮点以上避光搅拌2h，得到液晶层料液，滴加10mL液晶层料液于10cm*20cm两个基板中间的一端，利用滚筒从滴有液晶层料液的一端开始挤压，重复挤压3次，在强度为5.2mW/cm2的紫外光下照射5min，得到液晶手写板。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种改性间隔粉，其特征在于，所述改性间隔粉为光引发剂接枝间隔粉，所述光引发剂为安息香甲基醚或Irgacure 651，所述间隔粉为聚苯乙烯微球或聚甲基丙烯酸甲酯微球；所述光引发剂通过共价键与间隔粉连接；
所述光引发剂与间隔粉的质量比为1：1.5～1：2。
2.根据权利要求1所述的改性间隔粉，其特征在于，所述间隔粉的粒径为2.0～7.0μm。
3.根据权利要求1所述的改性间隔粉，其特征在于，所述聚苯乙烯微球和聚甲基丙烯酸甲酯微球的比重独立地为1.08～2.03g/cm3，所述聚苯乙烯微球的折射率为1.59，热分解温度为340℃；所述聚甲基丙烯酸甲酯微球的折射率为1.49，热分解温度为280℃。
4.权利要求1～3任一项所述的改性间隔粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将间隔粉进行电晕放电处理，得到表面改性间隔粉；
将所述表面改性间隔粉、无水氯化铝、光引发剂和四氢呋喃混合，严格无水无氧下进行接枝反应，提纯、干燥，得到所述改性间隔粉。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述电晕放电处理的电压为2～200kV，频率为2～10kHz。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述表面改性间隔粉、无水氯化铝和光引发剂的质量比为3:3:1～1:1:1。
7.根据权利要求4或6所述的制备方法，其特征在于，所述接枝反应的温度为室温，时间为2～3h。
8.一种液晶手写板，其特征在于，包括依次层叠设置的第一基板、第一ITO导电层、液晶层、第二ITO导电层和第二基板，所述液晶层由液晶层料液形成，所述液晶层料液包括改性间隔粉；所述改性间隔粉为权利要求1～3任一项所述的改性间隔粉或权利要求4～7任一项所述的制备方法制得的改性间隔粉。
9.根据权利要求8所述的液晶手写板，其特征在于，所述液晶层料液包括以下重量份数的组分：改性间隔粉2～3份，聚合液晶性单体30～35份，液晶56～64份，手性剂4～6份。
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