一种基于乙烯基醚‑硫醇紫外光固化体系制备聚合物分散液晶膜的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于乙烯基醚‑硫醇紫外光固化体系制备聚合物分散液晶膜的方法，所述方法包括以下步骤：将可聚合单体和与可聚合单体的折射率相匹配的液晶按照3:7‑6:4的质量比混合，并且加入紫外光引发剂，其中可聚合单体为乙烯基醚单体和硫醇单体，控制双键和巯基的摩尔比为0.8:1‑1.2:1，紫外光引发剂的加入量为可聚合单体总质量的3.0％‑5.0％；搅拌均匀后，将混合体系灌入用两片镀有氧化铟锡的导电玻璃制成的液晶盒中；将灌好的液晶盒在紫外光下照射3‑20min，紫外聚合后制备成聚合物分散液晶薄膜。本发明专利技术所用的聚合单体不易挥发、毒性低、刺激性小；具有较低的驱动电压、较快的响应速度和较高的对比度。

A method of thiol vinyl ether UV curing system was prepared based on polymer dispersed liquid crystal films

The invention discloses a method for thiol vinyl ether UV curing system for preparation of polymer dispersed liquid crystal film based on the method comprises the following steps: polymerizable monomers and polymerizable monomer and liquid crystal refractive rate matching 3:7 according to the mass ratio of 6:4 mixture, and adding photoinitiator among them, a polymerizable monomer for vinyl ether monomer and thiol monomer mole ratio control double bond and thiol 0.8:1 UV 1.2:1, the amount of initiator for polymerization monomer 3% 5%; after mixing evenly, the mixture was made into two pieces of conductive glass coated with indium tin the oxidation of the liquid crystal box; liquid crystal box will fill in the light of 3 20min, was prepared by UV polymerization of polymer dispersed liquid crystal films. The polymerized monomer used in the invention is not easy to volatilize, has low toxicity and little irritation, and has low driving voltage, fast response speed and higher contrast.

【技术实现步骤摘要】
一种基于乙烯基醚-硫醇紫外光固化体系制备聚合物分散液晶膜的方法
本专利技术属于液晶应用
，提供了一种基于乙烯基醚-硫醇紫外光固化体系制备聚合物分散液晶(PolymerDispersedLiquidCrystal，PDLC)薄膜材料的方法，制备的薄膜材料可以广泛应用于液晶显示、智能玻璃及其相关领域的研究中。
技术介绍
聚合物分散液晶(PolymerDispersedLiquidCrystal，以下简称PDLC)是将液晶微滴均匀的分散在聚合物基体中而形成的复合材料，因其特殊的电光响应性能成为目前平板显示领域研究的热点。PDLC具有对比度高、制备简单、不需要偏振片等优点，所以PDLC薄膜材料在智能玻璃，可调滤波器，散射偏振片，可开关的全息记录材料，相位光栅等方面有广阔的应用前景。虽然PDLC材料有着广泛的应用前景，但是由于聚合物的阻滞作用、液晶与聚合物之间的相互作用以及制备方法等方面的原因，其阈值电压和饱和电压比较高，对比度较低，响应时间比较长，这些限制了PDLC材料的应用范围。目前国内外对PDLC材料的研究主要着眼于缩短PDLC材料的响应时间、降低驱动电压和提高对比度等方面。PDLC薄膜性能的改善主要在于聚合物网络的构建，包括预聚物单体的选择、紫外光引发剂的选择、液晶则沿用适于制备PDLC薄膜的向列相液晶；另外，预聚物单体和液晶的比例，以及紫外聚合过程中，温度、紫外光强度、紫外光照射时间、液晶盒厚度等都是影响聚合物网络微观结构的重要因素。紫外光聚合过程由于能耗低，生产周期短，所以，目前PDLC薄膜主要是通过紫外光聚合的方式制备。通常，绝大多数的紫外光聚合的聚合单体体系选用丙烯酸酯类单体作为稀释剂来调节体系的粘度和反应速率，包括(甲基)丙烯酸酯体系、丙烯酸酯-硫醇体系等。但这些体系中存在的丙烯酸酯类单体具有易挥发、毒性大、刺激性强等缺点，因而使用中所带来的环境污染问题难于克服，在一些国家其使用已受到限制，寻求一种低毒性和低刺激性的稀释剂单体成为亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于乙烯基醚-硫醇紫外光固化体系制备聚合物分散液晶膜的方法，其制备方法是，利用乙烯基醚和硫醇的自由基聚合诱导液晶相分离。由于该方法所用的聚合单体为乙烯基醚，它具有粘度低、挥发性小、毒性低、无异味等优点，克服了丙烯酸酯类单体由于易挥发、毒性大、刺激性强等缺点而带来的环境问题；同时，在合适的聚合条件下(包括选择乙烯基醚单体、硫醇单体、紫外光引发剂，并确定恰当的比例，控制紫外聚合过程中的温度、紫外光强度、紫外照射时间、液晶盒厚度)，所制备的PDLC薄膜具有较好的电光性能，包括较低的驱动电压、较快的响应速度以及较高的对比度。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：将可聚合单体和液晶按照3:7-6:4的质量比混合，其中可聚合单体为乙烯基醚和硫醇，控制双键和巯基的摩尔比为0.8:1-1.2:1，并且加入的紫外光引发剂占可聚合单体总质量的3.0％-5.0％，所用的液晶材料为与所选的可聚合单体的折射率相匹配的向列相液晶SLC1717；搅拌均匀后，将混合体系灌入用两片镀有氧化铟锡(ITO)的导电玻璃制成的液晶盒中；将灌好的液晶盒在紫外光下，照射3-20min，制备成聚合物分散液晶薄膜。进一步的，所用乙烯基醚单体为双官能度的三乙二醇二乙烯基醚，所用硫醇单体的活性官能团的数量分别为2、3、4、6，即单体分别为：3,6-二氧杂-1,8-辛二硫醇、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯、肌醇六(巯基丙酸酯)。进一步的，所述液晶盒的两片ITO导电玻璃之间的厚度控制在10-40μm。进一步的，紫外聚合过程的环境温度为273-333K。进一步的，所用紫外光的波长为365nm，强度为2-12mW/cm2。进一步的，紫外光引发剂为α-羟基异丁酰苯(1173)、安息香双甲醚(651)、1-羟环己基苯酮(184)或2,4,6-三甲基苯甲酰二苯氧磷(TPO)。优选的，所述的基于乙烯基醚-硫醇紫外光固化体系制备聚合物分散液晶薄膜的方法，包括如下步骤：将可聚合单体和液晶按照3:7的质量比混合，其中可聚合单体为三乙二醇二乙烯基醚和四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯，控制双键和巯基的摩尔比为1:1，并且加入的紫外光引发剂1173占可聚合单体总质量的5.0％，所用的液晶材料为与所选的可聚合单体的折射率相匹配的向列相液晶SLC1717；搅拌均匀后，将混合体系灌入用两片镀有氧化铟锡(ITO)的导电玻璃制成的液晶盒中，控制液晶盒的两片ITO导电玻璃之间的厚度为20μm；在273K的温度下，将灌好的液晶盒在波长为365nm、光强为10mW/cm2的紫外光下，照射10min，制备成聚合物分散液晶薄膜。本专利技术中所用到的可聚合单体以及紫外光引发剂的化学结构如下所示：本专利技术的优点在于：所用的稀释单体为乙烯基醚，它具有粘度低、挥发性小、毒性低、无异味等优点，克服了丙烯酸酯类单体由于易挥发、毒性大、刺激性强等缺点而带来的环境健康问题；乙烯基醚和硫醇紫外聚合形成的聚合物网络具有较好的稳定性；同时改善了PDLC薄膜的电光性能，使其具有较低的驱动电压、较快的响应速度和较高的对比度。附图说明图1是实施例1制备的聚合物分散液晶膜材料的电压-透过率曲线。图2是实施例1制备的聚合物分散液晶膜材料的聚合物网络的扫描电镜图片。图3是实施例2制备的聚合物分散液晶膜材料的电压-透过率曲线。图4是实施例2制备的聚合物分散液晶膜材料的聚合物网络的扫描电镜图片。图5是实施例3制备的聚合物分散液晶膜材料的电压-透过率曲线。图6是实施例3制备的聚合物分散液晶膜材料的聚合物网络的扫描电镜图片。图7是实施例4制备的聚合物分散液晶膜材料的电压-透过率曲线。图8是实施例4制备的聚合物分散液晶膜材料的聚合物网络的扫描电镜图片。图9是实施例5制备的聚合物分散液晶膜材料的电压-透过率曲线。图10是实施例5制备的聚合物分散液晶膜材料的聚合物网络的扫描电镜图片。图11是实施例6制备的聚合物分散液晶膜材料的电压-透过率曲线。图12是实施例6制备的聚合物分散液晶膜材料的聚合物网络的扫描电镜图片。具体实施方式下面以附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1将可聚合单体和液晶按照3:7的质量比混合，其中可聚合单体为三乙二醇二乙烯基醚和四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯，控制双键和巯基的摩尔比为1:1，并且加入占可聚合单体质量5.0％的紫外光引发剂1173，所用的液晶材料为与所选的可聚合单体的折射率相匹配的向列相液晶SLC1717；搅拌均匀后，将混合体系灌入用两片镀有氧化铟锡(ITO)的导电玻璃制成的液晶盒中，控制液晶盒的两片ITO导电玻璃之间的厚度为20μm左右；在273K的温度下，将灌好的液晶盒在波长为365nm、光强为10mW/cm2的紫外光下，照射10min，即得到实施例1的PDLC薄膜。用液晶综合参数测试仪测得上述制备的PDLC薄膜的电光性能曲线，如图1所示。PDLC的聚合物网络用扫描电镜(SEM)观察，如图2所示。从图1可以看出：制成的PDLC薄膜的驱动电压较低，响应速度快，对比度高；从图2可以看出，聚合物网络比较均匀，稳定性好。实施例2将可聚合单体和液晶按照6:4的质量比混合，其中可聚合单体为三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于乙烯基醚‑硫醇紫外光固化体系制备聚合物分散液晶膜的方法，所述方法包括以下步骤：将可聚合单体和与可聚合单体的折射率相匹配的液晶按照3:7‑6:4的质量比混合，并且加入紫外光引发剂，其中可聚合单体为乙烯基醚单体和硫醇单体，控制双键和巯基的摩尔比为0.8:1‑1.2:1，紫外光引发剂的加入量为可聚合单体总质量的3.0％‑5.0％；搅拌均匀后，将混合体系灌入用两片镀有氧化铟锡的导电玻璃制成的液晶盒中；将灌好的液晶盒在紫外光下照射3‑20min，紫外聚合后制备成聚合物分散液晶薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种基于乙烯基醚-硫醇紫外光固化体系制备聚合物分散液晶膜的方法，所述方法包括以下步骤：将可聚合单体和与可聚合单体的折射率相匹配的液晶按照3:7-6:4的质量比混合，并且加入紫外光引发剂，其中可聚合单体为乙烯基醚单体和硫醇单体，控制双键和巯基的摩尔比为0.8:1-1.2:1，紫外光引发剂的加入量为可聚合单体总质量的3.0％-5.0％；搅拌均匀后，将混合体系灌入用两片镀有氧化铟锡的导电玻璃制成的液晶盒中；将灌好的液晶盒在紫外光下照射3-20min，紫外聚合后制备成聚合物分散液晶薄膜。2.根据权利要求1所述的一种基于乙烯基醚-硫醇紫外光固化体系制备聚合物分散液晶膜的方法，其特征在于：所述的与可聚合单体的折射率相匹配的液晶为向列相液晶SLC1717。3.根据权利要求1所述的一种基于乙烯基醚-硫醇紫外光固化体系制备聚合物分散液晶膜的方法，其特征在于：所述的紫外光引发剂为α-羟基异丁酰苯、安息香双甲醚、1-羟环己基苯酮或2,4,6-三甲基苯甲酰二苯氧磷。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨槐，张翠红，黄建华，郭姝萌，周乐，胡威，陈梅，梁霄，房华，张逸，杨捷，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京,11