一种兼具温控和电控功能的液晶调光膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种兼具温控和电控功能的液晶调光膜，其特征在于：所述液晶调光膜包括高分子网络骨架和相液晶分子，所述高分子网络骨架由聚合物分散液晶网络结构与聚合物稳定液晶网络结构组成，所述高分子网络骨架包括含有网孔的高分子基体，所述网孔内部有垂直排列的高分子网络；所述液晶分子分散在所述高分子网络骨架内部，所述液晶分子为具有近晶相～胆甾相的转变。本发明专利技术的兼具温控和电控功能的液晶调光膜是一种全新的多重响应的智能化薄膜，在建筑节能等领域拥有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于功能性液晶材料领域，具体涉及一种可温控和兼具温控和电控功能的液晶调光膜及其制备方法。
技术介绍
聚合物分散液晶(PDLC)电控调光膜(以下简称“电控膜”)是由两片氧化铟锡导电膜及中间夹有的液晶和聚合物的混合物组成，通过热固化或紫外光固化形成(高分子/液晶)复合材料制备而成。在电控膜中，高分子形成三维网络结构，液晶分子填充在高分子形成的三维网络结构的网孔中。当不对薄膜施加电场时，在高分子网络的作用下液晶分子的指向矢呈无规分布，薄膜呈现强烈的光散射状态；对薄膜施加电场时，液晶分子的长轴平行于电场排列(通常PDLC中所使用的液晶的各向介电常数为正)，薄膜呈透明状态。这种电控膜因其具有粘结力强，成膜性好，电光性能稳定等优点，在交通运输和建筑等领域得到了广泛应用，国内外均已量产。聚合物分散&稳定液晶(PD&SLC)温控调光膜(以下简称“温控膜”)是一种通过分步聚合法制备而成的高分子/液晶复合材料，与电控膜不同的是：(1)温控膜所使用的液晶材料是具有近晶相(SmA)～胆甾相(N*)相转变的液晶材料。(2)在温控膜的微观网络结构中，既形成了高分子基体，为薄膜提供了良好的粘结强度；同时多孔的高分子基体内部形成了垂直取向的高分子网络。在低温时，SmA相液晶分子在高分子网络的稳定作用下呈垂直取向的分子排列方式，薄膜呈透明状态；在高温时，N*相液晶分子呈焦锥织构的分子排列方式，薄膜呈光散射状态。温控调光膜因继承了PDLC薄膜良好的成膜性、粘结强度，同时具有可以根据外界温度的变化进行智能调光等特性，在建筑节能、交通运输等领域具有广阔的应用前景。上述电控膜和温控膜的优点显而易见。但是，由于目前所使用的材料体系的制约，电控膜无法像温控膜一样可进行智能调光；而温控膜在低温时的透明状态无法进行人为的调节，在高温时亦不具备良好的电光性能，无法像电控膜一样实现散射态到透明态之间的自由切换。如果可以将电控调光和温控调光的特性结合起来，必将具有广阔的应用空间。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种兼具温控和电控功能的液晶调光膜及其制备方法，获得一种既可随温度变化智能调节光透过率，又可以通过施加电场人为调节光透过率的薄膜材料，其用于建筑门窗的贴膜等，在节能环保的同时，实现智能可控。本专利技术提供了一种兼具温控和电控功能的液晶调光膜，所述液晶调光膜包括高分子网络骨架和液晶分子，所述高分子网络骨架由聚合物分散液晶网络结构与聚合物稳定液晶网络结构组成，所述高分子网络骨架包括含有网孔的的高分子基体，所述网孔内部有垂直排列的高分子网络；所述液晶分子分散在所述高分子网络骨架内部，所述液晶分子为具有近晶相～胆甾相的转变。作为上述技术方法的一个优选，所述高分子基体的网孔尺寸大小为1um～100um。所述基体的网孔孔径可以根据需要进行控制，作为基础常识在控制了孔径后，依照本专利技术方法制备得到的垂直取向的高分子网络也会进行改变。对于所述的网孔大小，可以选择不同的范围值，如1-10，10-20，20-40，40-60，60-80，80-100微米不等，受制于网孔直径，相应的垂直取向的高分子网络的尺寸也会相应变为更小的尺寸。作为上述技术方案的一种更好的选择，所述液晶调光膜内包括离子液体。当不掺杂离子液体时，薄膜的光透过率在低温时不具备电调控特性，但在高温时薄膜的光透过率可通过施加电场来调节。在本
技术实现思路
中，低温指的是低于液晶的相变温度，高温指的是高于液晶的相变温度。作为上述技术方案的一种更好的选择，制备所述液晶调光膜的原料包括：具有SmA～N*相转变的液晶材料：10.0～90.0重量份；聚合单体：10.0～80.0重量份；离子液体：0.0～15.0重量份。本专利技术所使用的离子液体，其组份包括但不仅限于下面分子中的一种或几种，包括阳离子型离子液体，如季铵盐类、季磷盐类、咪唑类、吡啶类离子液体；阴离子型离子液体，如氯铝酸类、BF4—、PF6—、CF3SO3—等。这些离子液体在混合物中的质量分数达到5.0％时仍然具有良好的相容性。本专利技术所使用的液晶为具有近晶相～胆甾相(SmA～N*)相转变的液晶材料，所述液晶材料包括近晶相的液晶材料、具有向列相的液晶材料和/或手性化合物中的一种或多种，其相变温度可在-10℃以上的温度区间可任意调节。其组份中的液晶单体包括但不仅限于下面分子中的一种或几种：其中，M,N是含有1～16个碳原子的烷基，或1～16个碳原子的烷氧基，或1～16个原子的硅氧烷基，或氰基，或酯基，或卤素，或异硫氰基，或硝基，A、B为芳香族环(如1，4-苯环、2-5-嘧啶环、1，2，6-萘环)，或脂环烷(如反-1，4-环己烷)，其中，A、B可含有侧基，为卤素，或氰基，或甲基，其中x，y分别为0～4，其中，Z为酯基，或炔基，或烷烃基，或直接相连，或氮氮双键，或醚键。其中，向列相液晶材料还可选择市场在售液晶材料，如永生华清液晶材料有限公司的SLC-1717、SLC-7011、TEB30A等，德国默克液晶材料公司的E7、E44、E48、ZLI-1275等，但不仅限于这些材料。其中，手性化合物包括但不仅限于下面分子中的一种或几种，如胆甾醇壬酸酯、CB15、C15、S811、R811、S1011、R1011等。作为上述技术方案的进一步优选，所述液晶包括如下的液晶组合物，所述液晶组合物包括第一组分，其还包括第二组份、第三组份、第四组份、第五组份中的一种或多种；所述第一组份为下列组A或组B中任意一组液晶化合物中的一种或几种，或包括组A中一种或几种与组B中一种或几种组成的混合物；组A为式(1-a)所示的液晶化合物，组B为式(1-b)所示的液晶化合物，式中Ra是含有8～12个碳原子的烷基，Rb是含有8～10个碳原子的烷基；所述第二组份为包括组C和组D中任意一组液晶化合物中的一种或几种，或为组C中一种或几种与组D中一种或几种组成的混合物；其中，Rc是含有6～7个碳原子的烷基，Rd是含有5～7个碳原子的烷基；组C为式(2-c)所示的液晶化合物，组D为式(2-d)所示的液晶化合物；所述第三组份具有如式(3)所组成的液晶化合物；其中，R3是含有5～7个碳原子的烷基；所述第四组份为下列组E、组F和组G中任意一组液晶化合物中的一种或几种，或包括组E中一种或几种、组F中一种或几种、组G中一种或几种组成的混合物；其中，R4是含有5～7个碳原子的烷基；组E为式(4-e)所示的液晶化合物，组F为式(4-f)所示的液晶化合物，组G为式(4-g)所示的液晶化合物；所述第五组份为具有相同手性构型的手性化合物。作为上述技术方案的进一步优选，所述液晶组合物内包括第一组份15％～40％，第二组份35％～60％，第三组份1％～10％，第四组分5％～25％，第五组份1％～20％。作为上述技术方案的进一步优选，所述的液晶组合物包括如式(1-a)、式(1-b)、式(2-c)、式(2-d)、式(3)、式(4-e)、式(4-f)、式(4-g)所示的化合物和第五组份。作为上述技术方案的进一步优选，式(1-a)所示液晶化合物质量分数为15％～40％，式(1-b)所示液晶化合物质量分数为0％～8％，式(2-c)所示液晶化合物质量分数为16％～45％，式(2-d)所示液晶化合物质量分数为15％～28本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种兼具温控和电控功能的液晶调光膜，其特征在于：所述液晶调光膜包括高分子网络骨架和液晶分子，所述高分子网络骨架由聚合物分散液晶网络结构与聚合物稳定液晶网络结构组成，所述高分子网络骨架包括含有网孔的的高分子基体，所述网孔内部有垂直排列的高分子网络；所述液晶分子分散在所述高分子网络骨架内部，所述液晶分子为具有近晶相～胆甾相的转变。

【技术特征摘要】
1.一种兼具温控和电控功能的液晶调光膜，其特征在于：所述液晶调光膜包括高分子网络骨架和液晶分子，所述高分子网络骨架由聚合物分散液晶网络结构与聚合物稳定液晶网络结构组成，所述高分子网络骨架包括含有网孔的的高分子基体，所述网孔内部有垂直排列的高分子网络；所述液晶分子分散在所述高分子网络骨架内部，所述液晶分子为具有近晶相～胆甾相的转变。2.根据权利要求1所述的液晶调光膜，其特征在于，所述液晶调光膜内包括离子液体。3.根据权利要求1和2所述的液晶调光膜，其特征在于，制备所述液晶调光膜的原料包括：具有SmA～N*相转变的液晶材料：10.0～90.0重量份；聚合单体：10.0～80.0重量份；离子液体：0.0～15.0重量份。4.根据权利要求2所述的液晶调光...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨槐，梁霄，陈梅，郭姝萌，张兰英，张翠红，张慧敏，胡威，张逸，杨婕，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11