具有可逆光响应特性的双反射带胆甾相液晶薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有可逆光响应特性的双反射带胆甾相液晶薄膜及其制备方法，所述方法包括以下步骤：1)将手性化合物、可聚合单体、向列相液晶和光引发剂按比例混合后，灌入液晶盒中，紫外光照射形成胆甾相聚合物薄膜；2)胆甾相聚合物薄膜在非极性溶剂中浸泡洗去未反应的小分子液晶，然后再灌入联萘基偶氮苯类化合物和向列相液晶的混合物，得到具有可逆光响应特性的双反射带胆甾相液晶薄膜。本发明专利技术制备的薄膜可反射两个波段的光，可以覆盖500～2000nm的波长范围。该薄膜具有良好的记忆效应使得其在可调光学滤光片、可调的多模式激光防护、防伪、液晶显示等领域有着广阔的潜在应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学薄膜材料
，具体地，本专利技术涉及一种具有可逆光响应特性的双反射带胆甾相液晶薄膜及其制备方法。
技术介绍
液晶是一种介于固体和液体之间的物质，既具有晶体的各向异性，也具有液体的连续性和流动性，液晶态被称为是除了固态、液态、气态之外的第四种相态。从宏观上看，液晶在一定温度范围内既有液体的流动、粘度、形变等机械性质，又具有固体的热-电-光-磁等各向异性的物理性质。按照液晶分子的分类方法，液晶可分为近晶相液晶、向列相液晶、胆甾相液晶三类。胆甾相液晶由于其独特的螺旋状结构决定了它的特殊的光学性质，例如旋光性、圆二色性、选择性反射等，使得胆甾相液晶在诸多研究领域有着广泛的应用，在节能环保功能材料领域中起到重要的作用。胆甾相液晶的螺距P与液晶中手性化合物的螺旋扭曲力成反比，胆甾相液晶由于这种特殊的螺距结构而具有选择性布拉格反射的特性，通过调节螺距的变化，就可以获得不同的反射波长。通过不同的薄膜制备技术，可以获得性能不同的具有反射性能的薄膜，但是制备的薄膜不具有可逆光调控的性能，所报道的具有光可逆调控性能的薄膜制备方法非常复杂，成本较高，成品率较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种具有可逆光响应特性的双反射带胆甾相液晶薄膜，该薄膜具有良好的记忆效应和节能效果，在可调光学滤光片、可调的多模式激光防护、防伪、液晶显示等领域有着广阔的潜在应用。为达到上述目的，本专利技术采用了以下的技术方案：一种具有可逆光响应特性的双反射带胆甾相液晶薄膜，所述液晶薄膜采用以下方法制备得到：1)将手性化合物和/或可聚合单体，与向列相液晶和光引发剂按比例混合后，灌入液晶盒中，紫外光照射形成胆甾相聚合物薄膜；2)胆甾相聚合物薄膜在非极性溶剂中浸泡洗去未反应的小分子液晶，然后再灌入联萘基偶氮苯类化合物和向列相液晶的混合物，得到具有可逆光响应特性的双反射带胆甾相液晶薄膜；步骤1)形成的胆甾相聚合物薄膜具有固定波长的反射带；步骤2)灌入的联萘基偶氮苯类化合物和向列相液晶的混合物具有光可调的反射带。进一步地，步骤1)中，以质量百分数计，手性化合物的比例为5～20％，可聚合单体的比例为10～30％，向列相液晶的比例为55～80％，光引发剂的比例为0.1％～1％。进一步地，步骤2)中，以质量百分数计，灌入的混合物中联萘基偶氮苯类化合物的含量为3～10％，向列相液晶的含量为90～97％。优选地，所述向列相液晶为slc1717、E7、slc7011、slc099535和slc1011中的一种；所述手性化合物为S811；所述可聚合单体为C6M或DCM；所述光引发剂为安息香双甲醚(Irg651)；所述联萘基偶氮苯类化合物为CD1。优选地，所述步骤1)中，紫外光强为1～15mW/cm2；所述非极性溶剂为正己烷或环己烷。本专利技术还提供了一种具有可逆光响应特性的双反射带胆甾相液晶薄膜的制备方法，所述方法包括以下步骤：1)将手性化合物和/或可聚合单体，与向列相液晶和光引发剂按比例混合后，灌入液晶盒中，紫外光照射形成胆甾相聚合物薄膜；2)胆甾相聚合物薄膜在非极性溶剂中浸泡洗去未反应的小分子液晶，然后再灌入联萘基偶氮苯类化合物和向列相液晶的混合物，形成具有可逆光响应特性的双反射带胆甾相液晶薄膜；步骤1)形成的胆甾相聚合物薄膜具有固定波长的反射带；步骤2)灌入的联萘基偶氮苯类化合物和向列相液晶的混合物具有光可调的反射带。进一步地，步骤1)中，以质量百分数计，手性化合物的比例为5～20％，可聚合单体的比例为10～30％，向列相液晶的比例为55～80％，光引发剂的比例为0.1％～1％。进一步地，步骤2)中，以质量百分数计，灌入的混合物中联萘基偶氮苯类化合物的含量为3～10％，向列相液晶的含量为90～97％。优选地，所述向列相液晶为slc1717、E7、slc7011、slc099535和slc1011中的一种；所述手性化合物为S811；所述可聚合单体为C6M或DCM；所述光引发剂为安息香双甲醚(Irg651)；所述联萘基偶氮苯类化合物为CD1。本领域的技术人员还可以根据需要选择其他的向列相液晶、手性化合物、可聚合单体、光引发剂以及联萘基偶氮苯类化合物。优选地，所述步骤1)中，紫外光强为1～15mW/cm2；所述非极性溶剂为正己烷或环己烷。本专利技术中slc1717、E7、slc7011、slc099535和slc1011均为本领域内常规使用的向列相液晶化合物。本专利技术中所用到化合物的分子结构式如下：本专利技术采用365nm的紫外灯照射制备得到的胆甾相液晶薄膜，通过紫外分光光度计测试其选择性反射特性。本专利技术可以使用紫外光和可见光对所制备的薄膜的反射带进行可逆的调控。本专利技术通过洗出灌入法，将联萘基偶氮苯分子引入到薄膜体系中，获得具有可逆光调控性能的双反射带薄膜。本专利技术利用联萘偶氮苯类化合物的在紫外光的照射下的顺反异构导致螺旋扭曲力变化的特性，通过洗出灌入法获得手性可随紫外光照射而改变的胆甾相液晶薄膜。相对于传统的电场调控、温度调控或磁场调控，利用光调控更加的节能高效，使得制备的薄膜在可调光学滤光片、可调的多模式激光防护、防伪、液晶显示等领域有着广阔的潜在应用。本专利技术制备的液晶薄膜是一种可光调控的光学材料。可以反射两个波段的光，光的范围至少可以覆盖500～2000nm的波长范围。其中含有联萘基偶氮苯类的胆甾相液晶的反射波峰可以在特定波长的光的辐照下发生移动，与起初形成的聚合物胆甾相液晶的反射带相互作用时，能使薄膜具有不同的光学效应。如果灌入前后所用的手性化合物的手性相反，则在一定的辐照时间后，随着反射波段的移动，可以产生对某一波段的光产生完全反射，继续的辐照可以这种完全的反射消失。并且这种不同反射状态之间的转化可以用一束特定波长的光进行精确的调控。此外，该薄膜的最初状态在光的作用下得以恢复，具有良好的记忆效应，使得该薄膜在可调光学滤光片、可调的多模式激光防护、防伪、液晶显示等领域有着广阔的潜在应用。附图说明图1为本专利技术液晶薄膜的制备流程图；图2为本专利技术实施例1中聚合前的薄膜的偏光显微镜图；图3为本专利技术实施例1中聚合后的薄膜的偏光显微镜图；图4为本专利技术实施例1中洗后的聚合物薄膜的偏光显微镜图；图5为本专利技术实施例1中胆甾相液晶薄膜的偏光显微镜图；图6为本专利技术实施例1中的聚合前后及洗后薄膜的透过率曲线；图7为本专利技术实施例1所制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有可逆光响应特性的双反射带胆甾相液晶薄膜，其特征在于，所述液晶薄膜采用以下方法制备得到：1)将手性化合物和/或可聚合单体，与向列相液晶和光引发剂按比例混合后，灌入液晶盒中，紫外光照射形成胆甾相聚合物薄膜；2)胆甾相聚合物薄膜在非极性溶剂中浸泡洗去未反应的小分子液晶，然后再灌入联萘基偶氮苯类化合物和向列相液晶的混合物，得到具有可逆光响应特性的双反射带胆甾相液晶薄膜；步骤1)形成的胆甾相聚合物薄膜具有固定波长的反射带；步骤2)灌入的联萘基偶氮苯类化合物和向列相液晶的混合物具有光可调的反射带。

【技术特征摘要】
1.一种具有可逆光响应特性的双反射带胆甾相液晶薄膜，其特征在于，所述液
晶薄膜采用以下方法制备得到：
1)将手性化合物和/或可聚合单体，与向列相液晶和光引发剂按比例混合后，灌
入液晶盒中，紫外光照射形成胆甾相聚合物薄膜；
2)胆甾相聚合物薄膜在非极性溶剂中浸泡洗去未反应的小分子液晶，然后再灌
入联萘基偶氮苯类化合物和向列相液晶的混合物，得到具有可逆光响应特性的双反
射带胆甾相液晶薄膜；
步骤1)形成的胆甾相聚合物薄膜具有固定波长的反射带；
步骤2)灌入的联萘基偶氮苯类化合物和向列相液晶的混合物具有光可调的反射
带。
2.如权利要求1所述的具有可逆光响应特性的双反射带胆甾相液晶薄膜，其特
征在于，步骤1)中，以质量百分数计，手性化合物的比例为5～20％，可聚合单体
的比例为10～30％，向列相液晶的比例为55～80％，光引发剂的比例为0.1％～1％。
3.如权利要求1所述的具有可逆光响应特性的双反射带胆甾相液晶薄膜，其特
征在于，步骤2)中，以质量百分数计，灌入的混合物中联萘基偶氮苯类化合物的含
量为3～10％，向列相液晶的含量为90～97％。
4.如权利要求1所述的具有可逆光响应特性的双反射带胆甾相液晶薄膜，其特
征在于，所述向列相液晶为slc1717、E7、slc7011、slc099535和slc1011中的一种；
所述手性化合物为S811；所述可聚合单体为C6M或DCM；所述光引发剂为安息香
双甲醚；所述联萘基偶氮苯类化合物为CD1。
5.如权利要求1所述的具有可逆光响应特性的双反射带胆甾相液晶薄膜，其特
征在于，所述步骤1)中，紫外光强为1～15mW/cm2；所述非极性溶剂为正己烷或
环己烷。
6.一种具有可逆光...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨槐，赵玉真，张兰英，贺泽民，李辰悦，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11