[發(fā)明專利]一種基于環(huán)氧-硫醇熱固化體系制備聚合物分散液晶薄膜的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201811267487.4
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN111100421A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊槐;陳剛;張?zhí)m英;沈文波;李春昕
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L63/00
• 分類號(hào): C08L63/00;C08G59/66;C08G59/38;C08J5/18;C09K19/54
• 代理公司: 北京方安思達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;王宇楊

本發(fā)明公開了一種基于環(huán)氧?硫醇熱固化體系制備聚合物分散液晶薄膜的方法，所述方法包括以下步驟：將向列相液晶E8、熱聚合單體三羥甲基丙烷三縮水甘油醚和雙酚A二縮水甘油醚、硫醇固化劑聚硫醇3?800、促進(jìn)劑2,4,6?三(二甲氨基甲基)苯酚均勻混合后夾在導(dǎo)電基板中間形成膜層，在溫度為45?90℃進(jìn)行固化2?24小時(shí)，即可制備成聚合物分散液晶薄膜。所述加入的材料的比例是：向列相液晶、熱聚合單體、硫醇固化劑聚硫醇、促進(jìn)劑分別占向列相液晶、熱聚合單體、硫醇固化劑總質(zhì)量的35?50％、25?32.5％、25?32.5％、0.01?2％。本發(fā)明所用的聚合單體成本較低，所制備的聚合物分散液晶薄膜不易黃變、具有較低的驅(qū)動(dòng)電壓(飽和電壓在36V的安全電壓以內(nèi))、較高的對比度和較強(qiáng)的黏合力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于液晶應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種基于環(huán)氧-硫醇熱固化體系制備聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystals,PDLC)薄膜材料的方法，制備的薄膜材料可廣泛用于液晶顯示、智能玻璃及其相關(guān)領(lǐng)域的研究中。

背景技術(shù)

聚合物分散液晶(PDLC)是一種新型電光顯示材料，是通過物理化學(xué)方法將微米級(jí)的液晶微滴均勻地分散在透明的高分子網(wǎng)絡(luò)中得到具有電光響應(yīng)功能的薄膜材料。在電場的作用下，PDLC薄膜可以實(shí)現(xiàn)散射和透射兩種不同的光學(xué)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換：施加電場可以將PDLC薄膜切換到透明態(tài)，撤掉電場可以將PDLC薄膜恢復(fù)到散射態(tài)。由于其同時(shí)具備了工藝簡單(比如不需要偏振片、取向?qū)雍头夂泄に嚨?、亮度高、響應(yīng)快、可以制備成任意形狀的大面積柔性顯示、功耗低等諸多優(yōu)點(diǎn)，PDLC在大尺寸柔性顯示器件、電控智能玻璃、非線性光學(xué)材料、選擇光透過性膜、全息薄膜、液晶光柵、光開關(guān)等方面表現(xiàn)出極大的應(yīng)用前景。同時(shí)，PDLC的優(yōu)良特性也已經(jīng)引起了各國學(xué)者的廣泛關(guān)注，研究的范圍涵蓋了相圖、制備工藝、光學(xué)模型、電光響應(yīng)特性等諸多領(lǐng)域。但隨著人們對顯示材料性能要求的不斷提高，PDLC薄膜由于存在動(dòng)態(tài)響應(yīng)比較慢、電壓驅(qū)動(dòng)下透過率滯后、驅(qū)動(dòng)電壓比較高，熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能比較差等缺陷，使其在應(yīng)用方面受到了一定程度的限制。因此，當(dāng)前國內(nèi)外對PDLC的研究主要圍繞降低驅(qū)動(dòng)電壓、縮短響應(yīng)時(shí)間、提高對比度等方面展開。目前能同時(shí)達(dá)到這三項(xiàng)指標(biāo)的PDLC材料還很少，尤其是在降低驅(qū)動(dòng)電壓方面。因此，開發(fā)綜合性能優(yōu)異的PDLC，特別是在保持較高對比度和超快響應(yīng)時(shí)間的同時(shí)能大幅度降低驅(qū)動(dòng)電壓的PDLC薄膜材料始終是PDLC薄膜材料研究的焦點(diǎn)問題。

制備PDLC薄膜的方法目前有微膠囊法(MP)、溫度分相法(TIPS)、溶劑分相法(SIPS)、聚合分相法(PIPS)。從工業(yè)應(yīng)用的角度出發(fā)，聚合分相法(PIPS)由于具有工藝簡單、易控制、固化速度快、液晶微滴易于呈較窄的尺寸分布等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)前制備PDLC薄膜的最佳方法，在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。到目前為止，采用PIPS制備PDLC薄膜的原材料主要有兩類：一是采用熱聚合實(shí)現(xiàn)相分離的環(huán)氧樹脂體系，二是采用紫外光引發(fā)自由基聚合實(shí)現(xiàn)相分離的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯體系。然而，上述的兩大體系仍存在著一些亟需解決的問題。

對于紫外光致自由基聚合的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯體系，雖然丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯單體種類繁多且容易改性以得到具有所需性能的聚合單體、聚合速度快，而且市場上也有非常多的自由基光引發(fā)劑可以利用，但丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯單體價(jià)格偏高。此外該體系形成聚合物基體和ITO塑料薄膜之間粘結(jié)力不夠緊密，從而容易導(dǎo)致ITO塑料薄膜容易開裂脫落。特別是該體系制備的PDLC薄膜有黃變現(xiàn)象，在降低了產(chǎn)品的性能質(zhì)量的同時(shí)，還嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益。

環(huán)氧樹脂本身具有易加工、化學(xué)穩(wěn)定性好、聚合收縮小、粘結(jié)力強(qiáng)、耐酸、耐堿及耐候性強(qiáng)等優(yōu)良特性，使得其制備出的PDLC薄膜的粘結(jié)力、耐候性等方面優(yōu)于其它方法制備的PDLC薄膜，同時(shí)沒有黃變現(xiàn)象。此外，環(huán)氧樹脂價(jià)格低廉、材料刺激性小，大大降低了生產(chǎn)成本。因此環(huán)氧樹脂熱聚合法制備PDLC薄膜也得到了廣泛的應(yīng)用。但是，由于熱聚合環(huán)氧樹脂PDLC體系的聚合溫度過高造成了生產(chǎn)能耗的上升，大大提高了產(chǎn)品成本和制約了其大規(guī)模生產(chǎn)。而且受生產(chǎn)設(shè)備制約所生產(chǎn)的產(chǎn)品尺寸有限，限制了其適用范圍。這些缺點(diǎn)都嚴(yán)重制約了環(huán)氧樹脂熱聚合法制備PDLC薄膜更廣泛的使用。