一种反式电控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。该液晶调光膜包括高分子网络骨架和双频向列相液晶分子，所述高分子网络骨架中聚合物分散液晶网络结构与聚合物稳定液晶网络结构共存，具体结构包括含有网孔的高分子基体，以及在所述网孔内部的垂直排列的高分子网络；所述双频向列相液晶分子分散在所述高分子网络骨架内部。本发明专利技术采用分步聚合的方法，在两片基板之间构建PD&SLC的网络结构，极大提升了两片基板之间的粘结强度，其粘结强度高于8.2N/cm

【技术实现步骤摘要】
一种反式电控液晶调光膜及其制备方法
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
随着技术的进步，基于液晶(LC)材料的未来光电材料逐渐向价廉、质轻、尤其是柔性且易于大面积生产的薄膜化产品发展。基于这种发展，LC/高分子复合薄膜材料应运而生。构建这种复合材料体系的目的，是为了把LC分子的响应特性与高分子材料良好的机械强度、优良的柔韧性以及优异的加工特性相结合，使其在实现LC的外场响应性能的同时，能够利用卷对卷加工的方法实现大规模柔性薄膜化产品的生产。在此背景下，在LC领域中，两种重要的LC/高分子复合材料薄膜体系，即高分子分散液晶(PolymerDispersedLiquidCrystal，简称PDLC)材料和高分子稳定液晶(PolymerStabilizedLiquidCrystal，简称PSLC)材料，被开发出来。在PDLC薄膜中，LC分子和高分子基体形成微相分离结构，即LC材料以液滴形式分散在高分子基体中。在不施加电场的情况下，LC分子的指向矢在高分子基体的边界作用下呈无规分布，PDLC膜处于强烈光散射状态；施加电场后，LC分子的长轴平行于电场排列，PDLC膜呈透明状态。在实用PDLC膜中，高分子基体一般含量较高，在40～70wt％左右，因而PDLC膜有着良好的力学性能、稳定性能、大面积加工性能，已经大规模产业化。目前广泛应用于大面积投影屏和触摸屏、建筑和汽车门窗、玻璃幕墙、室内隔断、智能家居设备等方面。尤其是其光散射状态可以在不影响采光的情况下，保证室内人员的眼睛不受外界强烈阳光的刺激，同时可创造良好的私密空间。迄今为止，国内外已有多个PDLC膜的生产厂家，如日本的坂硝子公司和美国的科化公司等国外公司及南京工道液晶材料科技有限公司和北京万方同辉公司等国内公司。PDLC膜被称为正式电控调光膜，即常态为强烈的光散射状态，其透明态需要施加持续的较高的电场来维持，大面积实际应用的薄膜的使用电压一般在50～85V左右。然而在实际应用中，许多建筑门窗、玻璃幕墙、室内隔断等在多数的时间里处于光透过的状态，这个场合下，PDLC膜不利于节能。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。目前，反式电控膜的制备主要利用PSLC体系中定向排列的高分子网络来稳定液晶分子的某种取向，来赋予薄膜反式电控液晶调光膜的电-光特性。然而，在可驱动的PSLC膜中，高分子网络含量一般比较低，通常在3～5wt％左右，至多不超过15wt％，否则LC分子在高分子网络的作用下难以驱动，这就造成了薄膜的两层基板间的撕裂强度低，难以进行柔性薄膜的大面积加工，通常只能应用于玻璃基板中。
技术实现思路
为了解决反式电控液晶调光膜两层基板之间的粘结力较差、薄膜稳定性差、难以大面积薄膜化制备等缺点，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液晶调光膜及其制备方法。本专利技术提供的反式电控液晶调光膜，包括高分子网络骨架和双频向列相液晶分子，所述高分子网络骨架中聚合物分散液晶网络结构与聚合物稳定液晶网络结构共存，具体结构包括含有网孔的高分子基体，以及在所述网孔内部的垂直排列的高分子网络；所述双频向列相液晶分子分散在所述高分子网络骨架内部。作为上述技术方案的一个较好的选择，所述高分子网络骨架由可聚合单体通过分步聚合而成。所述可聚合单体是液晶性可聚合单体和/或非液晶性可聚合单体。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％的非液晶性可聚合单体和0.1％～90％的液晶性可聚合单体实现聚合，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聚合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)，可以控制第一次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紫外光照的时间，如选择第一次外光照时间在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非液晶性可聚合单体聚合程度(单体反应比例)为10-20％，20-30％，30-50％，50-60％，60-70％，70-90％以及液晶性可聚合单体聚合程度(单体反应比例)为0.1-10％，10-20％，20-40％，40-60％，60-70％，70-90％的初次聚合产物。在本专利技术的实施例中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。作为上述技术方案的一个较好的选择，所述高分子基体的网孔尺寸大小为1μm～100μm。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尺寸也会相应变为更小的尺寸。作为上述技术方案的一个较好的选择，所述加电聚合时采用的电场频率低于双频向列相液晶材料的交叉频率。作为上述技术方案的一个较好的选择，制备所述反式电控液晶调光膜的原料中，双频向列相液晶材料和可聚合单体的配比为：双频向列相液晶材料：10.0～90.0重量份；可聚合单体：10.0～80.0重量份。作为上述技术方案的一个较好的选择，所述双频向列相液晶材料可选择市场在售液晶材料，如江苏合成新材料有限公司的HEF951800-100、DP002-122等，但本领域技术人员应当知晓双频向列相液晶显然不局限于这些材料。作为上述技术方案的一个较好的选择，所述可聚合单体为紫外光可聚合单体，包括非液晶性紫外光可聚合单体和液晶性紫外光可聚合单体。其中非液晶性紫外光可聚合单体可选择但不仅限于下面中的一种或几种，如不饱和聚酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、多烯硫醇体系、聚醚丙烯酸酯、水性丙烯酸酯、乙烯基醚类等。液晶性紫外光可聚合单体亦可选择但不限于下面分子中的一种或几种，如：其中，m、n为4～8的整数，x、y为1或2，E、Q各自独立为丙烯酸酯基，或环氧基团，或聚氨酯丙烯酸酯基，或巯基。列举如下分子供参考，但并不仅限于这些材料：聚合所用的光引发剂可选择二苯甲酮、安息香双甲醚(UV651)、氯代硫杂蒽酮(ITX)、2，4-二乙基硫杂蒽酮(DETX)、异丙基硫杂蒽酮(ITX)、2-羟基-2，2-甲基-1-苯基丙酮(UV1173)等，但不仅限于这些材料。所使用间隔粒子的粒径为5μm～3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双频向列相液晶分子，所述高分子网络骨架中聚合物分散液晶网络结构与聚合物稳定液晶网络结构共存，具体结构包括含有网孔的高分子基体，以及所述网孔内部垂直排列的高分子网络；所述双频向列相液晶分子分散在所述高分子网络骨架内部。

【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双频向列相液晶分子，所述高分子网络骨架中聚合物分散液晶网络结构与聚合物稳定液晶网络结构共存，具体结构包括含有网孔的高分子基体，以及所述网孔内部垂直排列的高分子网络；所述双频向列相液晶分子分散在所述高分子网络骨架内部。2.根据权利要求1所述的反式电控液晶调光膜，其特征在于，所述高分子基体的网孔尺寸大小为1μm～100μm。3.权利要求1所述反式电控液晶调光膜的制备方法，是将双频向列相液晶材料、可聚合单体、引发剂和间隔粒子共混的液体材料体系置于导电薄膜之间，然后通过分步聚合的方法，首先使体系中的可聚合单体发生不完全聚合，随后在对导电薄膜施加低于双频向列相液晶材料交叉频率的电场的情况下，使得剩余的可聚合单体聚合完全，构建出聚合物分散液晶网络结构与聚合物稳定液晶网络结构共存的高分子网络骨架，得到反式电控液晶调光膜。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述可聚合单体是紫外光可聚合单体，所述分步聚合的方法包括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。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述可聚合单体包括非液晶性紫外光可聚合单体和液晶性紫外光可聚合单体；所述紫外光引发的预聚使得体系中10％～90％的非液晶性紫外光可聚合单体和0.1％～90％的液晶性紫外光可聚合单体实现聚合，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，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨槐，梁霄，陈梅，郭姝萌，张兰英，李春昕，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京,11