一种制备复合物的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备含有基体组分和至少一种液晶组分的复合物的方法。本发明专利技术还涉及利用上述方法制备的复合物以及相关应用。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制备含有基体组分和至少一种液晶组分的复合物的方法。本专利技术还涉及利用上述方法制备的复合物以及相关应用。自从1976年首次证实能够将液晶复合物从不透明态转变为透明态以来，科研工作者们投入了大量的研究工作以获得进展，并试图将这种现象应用在电子元件等方面。将液晶复合物从不透明态转变为透明态的原理应用于被液晶充满的多孔聚合物基质上(Craighead等人，1982，物理通讯，40，22)。Craighead将液晶包含在基质中的想法的实验结果不理想，1985年，Fergason(1985，SID Int.Symp.Digestof Tech.Paper，16，68)和Drzaic(1986，J.Appl.Phys.，60，2142)对其进行了进一步的研究，他们报道了通过干燥在一水性聚乙烯醇溶液中的液晶乳液制备的液晶-聚合物复合物。这些材料被称为“向列型曲线排列相”(NCAP)，其在智能窗口领域得到了应用。在NCAP应用中，液晶通过标准的微胶囊化或乳化技术被包封起来，将其悬浮在固体聚合物膜中。基于Craighead的思想，人们开发出了另一种将液晶嵌入到聚合物基质中的技术，称为PDLC技术(聚合物分散液晶)。这项技术的实现是通过制备一种液晶和一种预聚物的均相混合物，然后通过使预聚物形成一种固体网络诱使发生相分离，从而使液晶形成微滴并嵌入至聚合物网络中。为了形成这种可以在不同的环境下使用的聚合物网络，人们开发了各种技术。例如，当预聚物材料与液晶化合物可混溶时，利用通过聚合的相分离。这项技术被称为聚合诱导相分离(PIPS)技术。通过将预聚物与液晶混合，可以制备出均相溶液。然后，通过缩合反应，如用环氧树脂，或通过自由基聚合，如用自由基引发剂，如过氧化苯甲酰催化的乙烯基单体，或通过光引发的聚合来进行聚合。对于聚合，在延伸聚合物中液晶的溶解度降低，直至在生长的聚合物网络中液晶形成微滴或互联的液晶网络。当聚合物开始发生凝胶时，它将会锁住生长的微滴或互联的液晶网络，从而将它们/它制动在此时的状态。微滴的大小和微滴的形态或液晶网络的尺寸在微滴成核/引发网络结构的形成与聚合物的凝胶之间这一段时间内确定。重要的因素包括聚合速率、材料的相对浓度、温度、所使用的液晶和聚合物的类型以及其他许多物理参数，例如粘度、液晶在聚合物中的溶解度。正常情况下，利用这些技术可以获得均一大小尺寸的微滴。过去制备的微滴尺寸在0.01μm～30μm之间。聚合诱导的相分离(PIPS)为优选的用来形成聚合物分散液晶膜的方法。此方法从一液晶和单体或预聚物的均相混合物开始。引发聚合导致相分离。微滴的大小和形态由聚合速率和聚合持续的时间、液晶和聚合物的类型以及它们在混合物中的比例、粘度、扩散速率、温度以及液晶在聚合物中的溶解度来决定(West，J.L.，聚合物中液晶的相分离，分子催化与液晶，1988.157p.427-441，Golemme，A.，Zumer，S.，Doane，J.W.，和Neubert，M.E.，聚合物分散液晶的氘核磁共振，物理导报a，1988.37(2)p.599-569，Smith，G.W.和Vaz，N.A.，环氧树脂基聚合物分散液晶的生成动力学与微滴尺寸之间的关系，液晶，1988.3(5)p.543-571，Vaz，N.A.和Montgomery，G.P.，聚合物分散液晶膜材料的折射率-环氧树脂基体系，应用物理杂志，1987.62(8)p.3161-3172)。在紫外光引发的聚合中，固化速率可以通过改变光强度来进行改变(Whitehead Jr，J.B.，Gill，N.L.，和Adams，C.，E7液晶组分混合物在硫羟烯基聚合物中的相分离特征。Proc.SPIE，2000.4107p.189)。使用自由基聚合的PIPS法为研究的最多的一种方法，大多数自由基聚合体系通过紫外光进行引发。这种方法相较于其他方法而言具有许多优势，例如，较好的相分离、均一的微滴尺寸和微滴尺寸的较好控制性。但是，在混合物中，固化之前能够吸收紫外线和可见光辐射的染料的存在可能导致固化不完全地或完全地受到影响。而且，染料可能会在固化时分解。另一种用于获得聚合物分散液晶复合物的技术为热诱导相分离技术(TIPS)。此项技术可以用于那些能够在高于聚合物熔融温度下形成均相溶液的液晶材料和热塑性材料。将热塑性熔融体中的液晶均相溶液冷却至热塑性材料的熔点以下，从而引起液晶的相分离。液晶微滴的尺寸由冷却速率和一些其他的材料参数来决定。利用热诱导相分离技术制备的复合物的例子有具有氰联苯基液晶的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚乙烯醇缩甲醛(PVF)。一般情况下，用热诱导相分离技术制备的膜所需要的液晶浓度相较于用PIPS技术制备的膜所需要的液晶浓度高。另一种可用于制备聚合物分散液晶复合物的技术为溶剂诱导相分离技术(SIPS)。此项技术是利用溶解在普通溶剂中的液晶和热塑性材料形成均相溶液。接下来，溶剂的蒸发会导致液晶发生相分离，微滴形成并生长以及聚合物的凝胶。溶剂蒸发也可以与在低于分解温度下熔融材料的热处理过程同时进行。首先，利用标准的膜涂布技术在合适的基质上形成膜，例如，刮涂、旋转涂布、丝网涂布等。然后，在无需考虑微滴尺寸或密度的情况下，除去溶剂。接着，再将薄膜加热，以便使液晶再溶解在聚合物中，然后，选择能够得到期望的微滴尺寸和密度的冷却速率进行冷却。实际上，后一个例子为溶剂诱导相分离和热诱导相分离的组合。在上述所有技术中所遇到的一个共同的问题是所得到的相分离是不完全的，也就是说，部分液晶使已形成的聚合物网络发生塑化，因为其共溶解在聚合物中。这对于许多使用这些液晶的电子器件来说是不利的。电子器件显示技术要求显示装置具有高的辉度和对比度、低功耗和快速的更新速度。对于柔性显示装置，正在开发出聚合物薄膜技术，尤其令人感兴趣的是聚合物分散液晶薄膜技术(＝PDLC)。在这些材料中，获得良好的组分相分离，同时共溶解达到最小是非常重要的。这种共溶解降低了“接通”状态与“断开”状态时散射-转换对比度。此外，如果用彩色染料来产生彩色聚合物分散液晶薄膜，那么染料溶解在非活性聚合物基质中会降低彩色转换对比度。另一个问题是，在优选的紫外线光固化法中，许多彩色染料会发生光降解。在聚合物分散液晶复合物薄膜中加入染料看起来具有吸引力还是有其它优点的。例如，偶极染料的加入能够使“接通”时间变得更快。聚合物分散液晶复合物经常遇到的另一个问题就是溶解在液晶中的辅助组分对相分离过程敏感，并经常在聚合和/或聚合物基体的形成过程中发生破坏性变化。例如，紫外线敏感的染料很难在光引发聚合过程中保存下来。因此，制备用染料来着色的聚合物分散液晶复合物一直就是一个需要解决的问题。所以，本专利技术的一个目标就是避免液晶组分的共溶解、辅助组分在聚合物形成条件下的破坏以及现有技术中存在的一些其它问题。本专利技术的另一个目标就是提供具有优良性能并可用于着色用途的聚合物分散液晶复合物。第一，本专利技术目标的实现是通过制备含有基体组分和至少一种液晶组分的复合物的方法，包括下列步骤a)提供基体，b)提供可以与基体发生相分离的第一材料，c)将第一材料加入到基体中，d)将具有液晶特性的第二材料加入到基体中。优选地，根据本专利技术的方法中包含的步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备含有基体组分和至少一种液晶组分的复合物的方法，包括以下步骤：ｅ）提供基体，ｆ）提供可以与基体发生相分离的第一材料，ｇ）将第一材料加入到基体中，ｈ）将具有液晶特性的第二材料加入到基体中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：增谷启，安田章夫，A罗伯茨，M沙布勒夫斯基，D布洛尔，G克洛斯，
申请(专利权)人：索尼德国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]