一种柔性反式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反式电控液晶调光膜及其制备方法，所述液晶调光膜包括高分子网络骨架和向列相液晶分子，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；所述向列相液晶分子分散在所述高分子网络骨架内部，所述向列相液晶分子为具有负介电各向异性的向列相液晶分子。本发明专利技术制备的反式电控调光膜两片基板之间的粘结强度高于5N/cm2，液晶薄膜的驱动电压阈值为5V～100V。薄膜的光透过率可在0.3％～82％之间通过调节电压的大小来进行调节。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于功能性液晶材料制备和应用
，尤其涉及一种反式电控液晶调光膜及其制备方法。
技术介绍
电控液晶调光膜因其光透过率可以根据人们的意愿进行任意调控的特点在可控遮阳
、室内隔断、汽车门窗等得到了广泛的应用，目前可商品化的电控液晶调光膜主要为聚合物分散液晶(PDLC)膜，PDLC膜在不施加电场时，液晶分子的指向矢呈无规分布，薄膜处于强烈光散射状态；在电场作用下，液晶分子的长轴平行于电场排列，薄膜呈透明状态。PDLC膜不仅可以实现状态可控，而且容易进行大面积加工。但PDLC膜为正式电控调光膜，即常态为强烈的光散射状态，施加外部电场时为光透过状态。也就是说，它的透过态需要持续的电场来进行维持。然而在实际应用中，许多场合需要建筑门窗在多数的时间里处于光透过的状态，而在少数的时间里处于光屏蔽状态。如果这些场合仍使用上述的电控液晶调光膜，则必然造成能源的消耗。而反式电控液晶调光膜的电-光特性是在不施加电场时呈透明状态，施加电场时呈强烈光散射状态。因此在许多场合，反式电控液晶调光膜更能够满足节能和环保的发展要求。而且在某些场合，一旦断电，薄膜呈透明状态，不会对使用者造成安全隐患。因此反式电控液晶调光膜比正式电控液晶调光膜具有更广阔的应用前景。迄今为止，反式电控液晶调光膜的研究仍止步于实验室阶段。反式电控调光膜由于不施加电场时呈透明状态，因此其液晶(LC)材料的分子必定处于某种取向状态，而且这种状态需要高分子网络进行稳定，因此现有的反式电控调光膜体系主要是高分子稳定液晶(PSLC)体系，制备方法集中在高分子稳定负性LC、双频液晶(DFLC)、胆甾相液晶(ChLC)方面，然而PSLC体系由于网络含量低(通常只有3～5wt％左右)，因而得到的薄膜的两层基板间的粘结强度低、稳定性差，难以进行实际应用。
技术实现思路
为了解决反式电控调光膜两层基板之间的粘结力较差、薄膜稳定性差等缺点，本专利技术提供了一种聚合物分散液晶网络体系与聚合物稳定液晶网络体系共存的反式电控调光膜及其制备方法。本专利技术提供了一种反式电控液晶调光膜，所述液晶调光膜包括高分子网络骨架和向列相液晶分子，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；所述向列相液晶分子分散在所述高分子网络骨架内部，所述向列相液晶分子为具有负介电各向异性的向列相液晶分子。优选的，所述高分子网络骨架为由正介电各向异性液晶、非液晶性聚合单体和液晶性聚合单体通过分步聚合制得的且正介电各向异性液晶被溶剂溶出后的聚合物。所述的溶剂对于所选用的正介电各向异性液晶具有较好的溶解性，所述非液晶性聚合单体和液晶性聚合单体以及分步聚合得到的产品不溶于所述溶剂，依据具体选择的体系差异，所述溶剂可以为醇类溶剂、卤代烃类溶剂、腈类溶剂、酮类溶剂。所述的分步聚合以及下文提及的紫外光分步聚合指的是将体系内的可聚合单体通过可控的方式实现聚合，其包括紫外光引发的预聚和紫外光及电场共同作用下的加电聚合，所述第一次紫外引发聚合使得体系内10-90％的单体实现聚合，从而形成具有一定粘度的基底和具有网孔的初步的高分子基体，之后再通过紫外光和电场的共同作用下使网孔内部形成具有明显垂直取向的高分子网络。依据用途(如刚性和柔性以及产品特性的要求)，可以控制紫外引发聚合的聚合度来实现对于分步聚合的控制。控制的方式可以选择延长或者缩短第一次紫外光照的时间，如选择第一次紫外光照时间在10-600s之内，为了得到具有不同初次聚合程度的产品，可以选择的第一次紫外光照时间可以是10-30s，30-60s，60-120s，100-200s，200-400s，400-600s不等。控制第一次紫外光照时间可以得到聚合程度(单体反应比例)为10-20％，20-30％，30-50％，50-60％，60-70％，70-90％不等的初次聚合产物。在本专利技术的实施例内使用了控制紫外光照时间的方式来控制分步聚合，但是本领域技术人员应当知晓，其他可以控制聚合进度的方法也可以应用于本专利技术的实施。前述的高分子基体为两片薄膜之间提供了良好的粘结强度，同时垂直排列的高分子网络可以稳定液晶分子垂直取向的排列方式。随后将正性液晶洗出，灌入负性液晶。灌入的负性液晶在垂直排列的高分子网络的作用下，呈垂直取向的排列方式，薄膜呈现透明状态。对薄膜施加电场时，在电场和高分子网络的作用下，负性液晶分子呈无规排列，导致薄膜呈现强烈的光散射状态；关闭电场后，在垂直排列的高分子网络的作用下，液晶分子垂直取向，薄膜重新呈现透明状态。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个优选，所述正介电各向异性液晶包括向列相液晶、胆甾相液晶、近晶相液晶或具有近晶相～向列相(胆甾相)转变的液晶中的一种。前述的材料如一些市场在售液晶材料，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等等，但本领域技术人员知晓正介电各向异性的液晶显然不局限于这些材料。作为上述技术方案的进一步优选，所述正介电各向异性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)、式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反式电控液晶调光膜，其特征在于，所述液晶调光膜包括高分子网络骨架和向列相液晶分子，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；所述向列相液晶分子分散在所述高分子网络骨架内部，所述向列相液晶分子为具有负介电各向异性的向列相液晶分子。

【技术特征摘要】
1.一种反式电控液晶调光膜，其特征在于，所述液晶调光膜包括高分子网络骨架和向列相液晶分子，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；所述向列相液晶分子分散在所述高分子网络骨架内部，所述向列相液晶分子为具有负介电各向异性的向列相液晶分子。2.根据权利要求1所述的液晶调光膜，其特征在于，所述高分子网络骨架为由正介电各向异性液晶、非液晶性聚合单体和液晶性聚合单体通过分步聚合制得的且正介电各向异性液晶被溶剂溶出后的聚合物。3.根据权利要求2所述的液晶调光膜，其特征在于，所述分步聚合包括在紫外光引发的预聚和在紫外光及电场共同作用下的加电聚合。4.根据权利要求2所述的液晶调光膜，其特征在于，所述正介电各向异性液晶包括向列相液晶、胆甾相液晶、近晶相液晶或具有近晶相～向列相转变的液晶中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的液晶调光膜，其特征在于，所述液晶调光膜位于两个导电基板之间，且两片基板之间的粘结强度高于5N/cm2。6.根据权利要求1所...

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