[發明專利]一種聚合物分散液晶材料的制備方法

有效

• 申請號: 201410351851.0
• 申請日: 2014-07-22
• 公開（公告）號: CN104177539B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發明（設計）人: 楊槐;宋平;張蘭英;高延子;王慧慧;郭姝萌;宮賀
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: C08F220/16
• 分類號: C08F220/16;C08F220/28;C08F230/08;C08F222/14;C08F220/32;C08F222/20;C08F2/48;C08K7/20;C08J5/18;C09K19/52
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 王宇楊;王敬波

技術領域

本發明屬于液晶應用技術領域，具體地，特別是提供了一種聚合物分散液晶(Polymer?Dispersed?Liquid?Crystal，PDLC)薄膜材料的紫外光引發聚合誘導相分離(PIPS)的制備方法，制備的薄膜材料可以廣泛應用于液晶顯示、智能玻璃及其相關領域的研究中。

背景技術

隨著我國現代化建設步伐的加快和全面建設小康社會戰略的實施，人們對工作和生活設施、交通工具的要求也越來越高，更加人性和個性化，更加追求以人為本，以適應人類生活、勞動和美觀的需求。現有的玻璃深加工技術和產品已經不能滿足人們日益增長的多種需求。開發多功能、具有高度可控化玻璃產品是社會經濟發展的必然需求。

聚合物分散液晶(PDLC)材料可以用作智能玻璃，這里的智能玻璃不是建筑學上的“玻璃體系技術”，而是一種可以自動調節光透射率的玻璃，從而有效地調節室溫，減少空調的負荷，以達到保護環境和節省能源的目的。這項技術在國外已經成形，并得到很好的應用，但國內還很少應用。

PDLC薄膜是將具有雙折射性質的液晶微滴均勻分散于連續的聚合物基體中形成的復合材料。當未對PDLC膜施加電場時，液晶微滴的指向矢隨機分布，由于光通過液晶微滴的有效折射率與通過聚合物基體的折射率不匹配，光線在液晶與聚合物的界面上發生多次反射和折射，PDLC薄膜強烈散射入射光且呈乳白色的不透明態。當對PDLC薄膜施加足夠強的電場時，液晶微滴的指向矢沿電場方向排列，如果選用的液晶的尋常光折射率與聚合物的折射率匹配，光線直接透過PDLC薄膜，而呈現透明態。由于其獨特的光電性能和不需要偏振片、不需要取向處理、制作簡單、制造成本低等優點，因此有著廣泛的應用前景。目前，PDLC薄膜材料已經在光電器件方面得到了廣泛的應用，諸如：電控智能玻璃、大面積柔性顯示、液晶光柵和衍射光學等方面。

PDLC薄膜制備中最為重要的環節是如何保證PDLC薄膜具有優良的電光性能和良好的穩定性。PDLC薄膜的電光性能與聚合物網絡結構密切相關，因此在保證PDLC薄膜具有優良的性能的前提下，不同的光可聚合單體的選擇以及混配比例，顯得尤為重要。

在PDLC薄膜制備過程中，經常會出現聚合物網絡/液晶復合材料薄膜與兩層ITO(氧化銦錫)塑料薄膜之間粘結力不夠緊密，從而容易導致ITO塑料薄膜脫落的情況。這些都給大規模的PDLC薄膜生產帶來了很大的困難，不僅降低了產品的性能質量，還嚴重影響了產品的經濟效益。

用紫外光可聚合硅氧烷偶聯劑單體與金屬氧化物之間通過一系列反應后形成作用力很強的化學鍵，能增強高分子網絡和ITO薄膜之間的粘結力。另外，丙烯酸縮水甘油酯作為消泡劑，消除混合物中的氣泡從而減小高分子網絡的體積收縮。這些都為提高PDLC薄膜的結合力和制備高性能的PDLC薄膜提供了一條可靠途徑。

發明內容

本發明針對以上問題，提供了一種聚合物分散液晶材料的制備方法，在保證PDLC薄膜材料的電光性能的前提下，提高聚合物網絡和ITO塑料薄膜界面的粘結力和PDLC薄膜材料的穩定性。

本發明的關鍵是在保證PDLC薄膜具有優良性能的前提下，通過在紫外光可聚合單體混合物中引入紫外光可聚合硅氧烷偶聯劑單體和丙烯酸縮水甘油酯類單體，來制備電光性能優異、聚合物網絡和ITO塑料薄膜有高粘結力的PDLC薄膜。

本發明的關鍵是要確定選用的紫外光可聚合單體的類型，并控制單體的配比。

本發明的聚合物分散液晶材料的制備方法，包括以下步驟：

1)將紫外光可聚合單體混合物和與其折射率匹配的向列相液晶按質量比3:2～3:7之間混合均勻，加入光引發劑和玻璃微珠后混合均勻，涂覆于兩層透明氧化銦錫(ITO)導電塑料薄膜之間，用輥擠壓成薄膜；

2)將所述薄膜在溫度0～30℃，使用波長為365nm的紫外光對薄膜進行輻照1.0～30.0分鐘，固化形成聚合物分散液晶材料。

其中，所述加入光引發劑占總質量0.1wt％～10.0wt％，所述加入玻璃微珠占總質量的1.0wt％～10.0wt％。

上述光引發劑使用本領域公知的光引發劑均可，優選為安息香雙甲醚(Irgacure651)或三甲基苯甲酰二苯基氧化膦(TPO)。

本發明所述的紫外光可聚合單體混合物為多種含丙烯酸酯類化合物的混合物，其中的紫外光可聚合單體包括：

甲基丙烯酸異冰片酯(a)，

丙烯酸-β-羥丙酯(b)，

丙烯酸-3,5,5-三甲基已酯(c)，

紫外光可聚合硅氧烷偶聯劑單體(d)，