一种胆甾相液晶及其反射式圆偏振片和制备方法技术

本发明专利技术公开了一种胆甾相液晶及其反射式圆偏振片和制备方法。本发明专利技术在基材上涂布引导层和胆甾相液晶，在分子间氢键作用下，氢键受体将向引导层和胆甾相液晶的界面迁移，产生手性分子的浓度梯度，经聚合将螺距梯度固定下来，从而实现反射式圆偏振片的宽波反射；本发明专利技术的制备方法省去了传统的液晶取向工艺，通过形成氢键提高了实现螺距梯度的效率，不再需要缓慢的聚合而实现螺距梯度，有利于实现产业化及规模化；本发明专利技术优选使用可聚合单体材料，通过聚合成为交联聚合物网络，具有良好的热机械稳定性和良好的耐侯性；运用本发明专利技术的制备方法，通过反复的多层涂布，可大大拓宽胆甾相液晶的选择反射带宽，可制备超宽波反射的圆偏振片。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及液晶材料技术，具体涉及一种胆留相液晶及其反射式圆偏振片和制备方法。
技术介绍
偏振片是指选择性地让特定振动方向的光通过的光学膜片，主要用于将一般非偏振光转变为偏振光。其作用方式是当非偏振光从光源发出后，通过偏振片时，只允许从两正交线性光轴其中一个方向通过。目前被广泛应用的偏振片是上世纪20年代发展起来的吸收式偏振片。尽管该类偏振片价格低廉，但仍存在许多缺点和不足，例如光损耗大，工作环境受限等。而反射式偏振片由于其优异的性能而具有广阔的应用前景。这类偏振片可由具有胆留相的有序液晶复合材料制备而成，可用作防伪材料、液晶显示器的光增亮膜、可切换的节能/隐私窗以及节能的反射式涂层。众所周知，胆留相液晶由于具有特殊的螺旋结构使其具备许多独特的光学性能，如圆二色性、选择反射和旋光性。正是这些光学性能，使得胆留相液晶材料在全彩色显示、信息显示及存储材料、反射式偏振片、装饰材料及反射颜料方面具有广阔的发展潜力。胆甾相液晶可以由手性液晶性分子组成，典型的例子为苯甲酸胆固醇酯。也可以由向列相液晶中添加手性分子组成，目前这是制备胆留相液晶的主要方法，这种液晶也被称为手征向列相液晶。胆甾相液晶的选择性反射遵循布拉格公式:λ =ηΡ0其中，λ为反射光波长，η为液晶的折射率，Ρ为胆留相液晶的螺距，其与胆留相液晶中手性分子的浓度成反比。反射带宽Δ λ = Amax- Amin= (n eP-nDP) = Α ηΡ，其中ι和η。分别为液晶的非寻常光折射指数和寻常光折射指数，An = r^-nci，为液晶材料的双折射率。在反射带宽内，右旋圆偏振光被右螺旋所反射，而左旋圆偏振光则被左螺旋所反射，与其旋向相反的圆偏振光则透过。在反射带外，所有旋向的圆偏振光均正常通过。本专利技术中所指“宽波”就是反射带的宽度，其具体定义为反射谱带中达到最大反射率50%的相应波长之差。一般而言，由于大部分透明液晶材料的双折射率Δη不超过0.3，在可见光区，胆留相液晶的反射带宽相应地不超过lOOnm。若想进一步增加反射带宽，只能从螺距P上着手。因此出现了各种各样的实现螺距不均匀或梯度分布的方法。如何通过改变液晶材料的配比和加工工艺，以精确地控制所形成的液晶基元的螺旋排列和螺距梯度分布，是获得具有优良光学性能的宽带液晶圆偏振片的关键所在。目前的国内外研究结果表明，交联的高分子网络对胆留相液晶体系内螺距梯度的形成具有重要意义。D.J.Broer等人(CN97191106.1)使用光可聚合的复合材料体系(包括光可聚合手性丙烯酸酯、光可聚合向列相丙烯酸酯、染料等)，运用弱的紫外线进行照射，由于紫外吸收色素的存在，在复合材料中形成紫外光强度梯度。在紫外光强度较高的一侧，手性单体的分子间较易发生交联反应，手性单体浓度减小。在紫外光强度较低的一侧，手性单体的分子间发生交联反应较难，手性单体浓度较高。在紫外光引发手性单体发生分子间交联反应的过程中，手性单体由浓度较高一侧(紫外光强度较低)向浓度较低一侧(紫外光强度较高)进行扩散。因此，在复合材料中紫外光强度较高的一侧液晶复合材料分子所形成的螺旋排列的螺距较小，而在相对一侧分子螺旋排列的螺距较大。由于在复合材料中形成分子螺旋排列的螺距梯度，从而得到对整个可见光波段(带宽300nm以上)选择性反射的圆偏振片(即反射与其螺旋方式相同的入射光，而使与其螺旋方向相反的圆偏振光通过)。但该种制备选择反射圆偏振片的方法存在较大缺陷，导致难以规模化生产。主要是液晶需经传统的如摩擦等方法的取向处理；另外，要实现液晶的螺距梯度，则需要极缓慢地聚合。
技术实现思路
针对以上现有技术中存在的问题，本专利技术提出了一种胆留相液晶及其反射式圆偏振片和制备方法。本专利技术的一个目的在于提出一种胆留相液晶。本专利技术的胆留相液晶包括:非手性可聚合单体、手性可聚合单体和溶剂，通过聚合成为交联聚合物网络；其中，非手性可聚合单体的组分的质量百分比在5?90% wt之间；手性可聚合单体的组分质量百分比在5?90wt%之间；溶剂的组分的质量百分比在5?90%之间；进一步，加入组分的质量百分比在0?10wt%之间的引发剂，加快聚合速度；加入组分的质量百分比在0.0001?5wt%之间的润湿流平剂，改善胆留相液晶与基材的结合能力及成膜性。本专利技术的另一个目的在于提出一种基于胆留相液晶的反射式圆偏振片。本专利技术的基于胆甾相液晶的反射式圆偏振片包括:基材、引导层和胆甾相液晶；其中，基材采用高分子材料；在基材之上涂布引导层；在引导层之上涂布胆留相液晶；引导层为氢键给体，或者为氢键受体；若引导层为氢键受体，则胆留相液晶为氢键给体；若引导层为氢键给体，则胆留相液晶为氢键受体；引导层与胆留相液晶互不相容，在分子间氢键作用下，氢键受体将向引导层和胆留相液晶的界面迀移，产生手性分子的浓度梯度，螺距梯度与手性分子的浓度梯度成反比，经聚合将螺距梯度固定下来，从而实现反射式圆偏振片的宽波反射。本专利技术的又一个目的在于提出一种基于胆留相液晶的反射式圆偏振片的制备方法。本专利技术的基于胆甾相液晶的反射式圆偏振片的制备方法，包括以下步骤:1)提供尚分子材料的基材；2)在基材上涂布引导层，作为氢键给体，或氢键受体；3)在引导层上涂布一层胆留相液晶，与引导层互不相容，若引导层为氢键受体，则胆留相液晶为氢键给体，若引导层为氢键给体，则胆留相液晶为氢键受体；胆留相液晶包括:非手性可聚合单体、手性可聚合单体和溶剂，通过聚合成为交联聚合物网络；其中，非手性可聚合单体的组分的质量百分比在5?90% wt之间；手性可聚合单体的组分质量百分比在5?90wt %之间；溶剂的组分的质量百分比在5?90 %之间；进一步，加入组分的质量百分比在0?10wt%之间的引发剂，加快聚合速度；加入组分的质量百分比在0.0001?5wt%之间的润湿流平剂，改善胆留相液晶与基材的结合能力及成膜性；4)在分子间氢键作用下，氢键受体将向引导层和胆留相液晶的界面迀移，产生手性分子的浓度梯度，螺距梯度与手性分子的浓度梯度成反比；5)经聚合将螺距梯度固定下来，从而拓宽反射式圆偏振片的宽波反射，完成反射式圆偏振片的制备。其中，在步骤1)中，基材采用聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、聚丙烯酸酯树脂、聚甲基丙烯酸酯树脂、聚氨酯树脂、聚乙烯树脂和聚氯乙烯树脂中的一种或几种的混合物，较佳为聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂PET ;基材的厚度在5?300 μ m，优选20?200 μ m，进一步地优选20?100 μ m。在步骤2)中，引导层的涂布方法采用旋转涂布、丝网印刷、丝棒涂布或刮刀涂布。考虑到工艺成熟性及低的加工成本，优选丝棒涂布。引导层作为氢键的给体或者受体当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于胆甾相液晶的反射式圆偏振片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：1)提供高分子材料的基材；2)在基材上涂布引导层，作为氢键给体，或氢键受体；3)在引导层上涂布一层胆甾相液晶，与引导层互不相容，若引导层为氢键受体，则胆甾相液晶为氢键给体，若引导层为氢键给体，则胆甾相液晶为氢键受体；胆甾相液晶包括：非手性可聚合单体、手性可聚合单体和溶剂，通过聚合成为交联聚合物网络；非手性可聚合单体的组分的质量百分比在5～90％wt之间；手性可聚合单体的组分质量百分比在5～90wt％之间；溶剂的组分的质量百分比在5～90％之间；进一步，加入组分的质量百分比在0～10wt％之间的引发剂，加快聚合速度；加入组分的质量百分比在0.0001～5wt％之间的润湿流平剂，改善胆甾相液晶与基材的结合能力及成膜性；4)在分子间氢键作用下，氢键受体将向引导层和胆甾相液晶的界面迁移，产生手性分子的浓度梯度，螺距梯度与手性分子的浓度梯度成反比；5)经聚合将螺距梯度固定下来，从而拓宽反射式圆偏振片的宽波反射，完成反射式圆偏振片的制备。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张立培，
申请(专利权)人：北京海川利元材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11