[發明專利]一種高衍射效率低驅動電壓的全息聚合物分散液晶及其制備

有效

• 申請號: 201710764099.6
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN107603642B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 彭海炎;陳冠楠;解孝林;廖永貴;周興平;葛宏偉;楊志方;趙曄
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C09K19/54
• 分類號: C09K19/54;G02B5/18
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

本發明屬于功能材料領域，具體涉及一種高衍射效率、低驅動電壓的全息聚合物分散液晶電光功能材料及其制備方法。該全息聚合物分散液晶包括25～78.8份的可光聚合單體、0.2～5份的光引發劑、20～70份的液晶以及0.05～2份的熱阻聚劑，其中可光聚合單體包括硫醇單體和烯烴單體，硫醇單體和烯烴單體中至少有一個為硅基單體，通過在制備全息聚合物分散液晶的配方中引入巰基或雙鍵硅基單體，硅基單體的引入會顯著降低液晶微滴的尺寸，減小光散射，且含硅聚合物表面能低，對液晶的錨定力降低，導致器件驅動電壓降低，從而獲得一種高衍射效率、低驅動電壓的全息聚合物分散液晶。

技術領域

本發明屬于功能材料領域，具體涉及一種高衍射效率、低驅動電壓的全息聚合物分散液晶電光功能材料及其制備方法。

背景技術

全息聚合物分散液晶具有光子晶體的有序微觀結構，在3D顯示、數據存儲、調制激光、高端防偽等領域有廣闊的應用前景，決定其實際應用的兩個關鍵參數是驅動電壓和衍射效率。通常，全息聚合物分散液晶的微觀結構越規整，衍射效率越高，但聚合物與液晶間的錨定能也越大，導致驅動電壓也越高。

目前降低全息聚合物分散液晶驅動電壓的方法有：(1)通過引入表面活性劑降低界面張力，從而降低聚合物層對液晶的界面錨定能【Polymer2004,45,7213-7218】，該方法簡單有效，但會降低光柵的衍射效率；(2)向富聚合物區引入低頻電導率較高的無機納米粒子，如硫化鋅納米粒子、金納米粒子、石墨烯等【Mater.Chem.Front.2017,1,294-303】，但納米粒子的添加會增加體系粘度和光散射，從而降低全息聚合物分散液晶光柵的衍射效率；(3)引入低表面能聚合物，如含氟聚合物、含硅聚合物【Opt.Commun.2009,282,1541-1545】，但該方法效果較為有限，且聚合物的合成較困難。如何在提高全息聚合物分散液晶衍射效率的同時降低驅動電壓仍是一個挑戰。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種高衍射效率和低驅動電壓的全息聚合物分散液晶及其制備方法，其目的在于通過在制備全息聚合物分散液晶的配方中引入硅基硫醇單體或硅基烯烴單體，硅基單體的引入會顯著降低液晶微滴的尺寸，減小光散射，且含硅聚合物表面能低，對液晶的錨定力降低，導致器件驅動電壓降低，從而獲得一種高衍射效率、低驅動電壓的全息聚合物分散液晶，由此解決目前全息聚合物分散液晶衍射效率高與驅動電壓低難以同時實現的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種高衍射效率、低驅動電壓的全息聚合物分散液晶，按重量份計，所述全息聚合物分散液晶包括25～78.8份的可光聚合單體、0.2～5份的光引發劑、20～70份的液晶以及0.05～2份的熱阻聚劑，其中所述可光聚合單體包括硫醇單體和烯烴單體，所述硫醇單體和所述烯烴單體中至少有一個為硅基單體，所述硅基單體在所述可光聚合單體中的摩爾百分數不低于10％，所述可光聚合單體中硫醇官能團和烯烴官能團的摩爾比為1:10～10:1，所述硅基單體具有如式(一)所示的結構，

其內核為硅核，當所述硫醇單體為硅基單體時，其外層有機官能團R₁，R₂…R_n各自獨立地為C_aH_2a+1或C_bH_2bSH，且至少有一個為C_bH_2bSH；

當所述烯烴單體為硅基單體時，其外層有機官能團R₁，R₂…R_n各自獨立地為C_cH_2c+1或C_dH_2d-C₂H₄，且至少有一個C_dH_2d-C₂H₄；