包含官能化聚乙烯醇和含有液晶介质的纳米胶囊的组合物制造技术

本发明专利技术涉及官能化可聚合聚乙烯醇作为用于纳米颗粒分散体的粘合剂或基质的用途，包含官能化聚合物和纳米胶囊的复合材料，以及它们在电光器件中的用途，其中所述纳米颗粒分别包含聚合物壳和含有液晶介质的核。

【技术实现步骤摘要】
包含官能化聚乙烯醇和含有液晶介质的纳米胶囊的组合物
本专利技术涉及官能化可聚合聚乙烯醇作为用于纳米颗粒分散体的粘合剂或基质的用途，包含官能化聚合物和纳米胶囊的复合材料，以及它们在电光器件中的用途，其中所述纳米颗粒分别包含聚合物壳和含有液晶介质的核。
技术介绍
液晶(LC)介质广泛用于液晶显示器(LCD)中，特别是具有有源矩阵或无源矩阵寻址的电光显示器中，以显示信息。在有源矩阵显示器的情况下，各个像素通常通过集成的非线性有源元件(如晶体管，例如薄膜晶体管(TFT))寻址，而在无源矩阵显示器的情况下，各个像素通常通过多路传输(multiplex)方法寻址，如现有技术中所知的。仍然常用的是TN(“扭曲向列”)类型的LCD，然而其具有对比度的强视角依赖性的缺点。另外，已知具有更宽的视角的所谓的VA(“垂直配向”)显示器。此外，已知OCB(“光学补偿弯曲”)显示器，其基于双折射效应并且具有拥有所谓的“弯曲”配向的LC层。还已知所谓的IPS(“面内切换”)显示器，其在两个基板之间包含LC层，其中两个电极仅布置在两个基板中的一个上，并且优选地具有互相啮合的梳状结构。此外，已经提供了所谓的FFS(“边缘场切换”)显示器，其在同一基板上包含两个电极，其中一个电极以梳形方式结构化而另一个电极非结构化。由此产生强的、所谓的“边缘场”，即靠近电极边缘的强电场，并且在整个盒中产生具有强垂直分量和强水平分量的电场。进一步的发展是所谓的PS(“聚合物支持的”)或PSA(“聚合物支持配向”)类型的显示器，对于其偶尔也使用术语“聚合物稳定的”。在这些中，将少量(例如0.3重量％，通常<;1重量％)的一种或多种可聚合化合物，优选一种或多种可聚合单体化合物，加入到LC介质中，并在将LC介质填充到显示器之后，任选地在向显示器的电极施加电压的同时，通常通过UV光聚合使其原位聚合或交联。聚合在LC介质显示液晶相的温度下进行，通常在室温下进行。已经证明向LC混合物中加入可聚合的介晶或液晶化合物(也称为反应性介晶或“RM”)是特别合适的。另外，已经描述了基于聚合物分散的液晶(PDLC)膜的显示器，参见例如US4,688,900。在这样的PDLC膜中，通常LC介质的微米级液滴(微滴)随机分布在聚合物基质中。这些相分离体系中的LC域具有可导致强烈的光散射的尺寸。PDLC膜通常使用聚合诱导相分离(PIPS)的方法制备，其中相分离是反应诱导的。供选择地，可以基于温度诱导的相分离(TIPS)或溶剂诱导的相分离(SIPS)制备PDLC膜。除了PDLC膜之外，已知所谓的聚合物网络液晶(PNLC)体系，其中聚合物网络以连续的LC相形成。此外，已经描述了用于显示器的微米级包封的LC材料(微胶囊)，其中通过用不混溶的粘合剂如聚乙烯醇(PVA)形成LC材料的水性乳液来制备微胶囊，所述粘合剂用作包封介质，参见例如US4,435,047。在WO2013/110564A1中描述了使用至少部分溶解的聚合物前体的聚合和交联来微胶囊化电光流体的方法。除了上述显示器类型之外，最近已经提出了LCD，其包括含有纳米胶囊的层，其中所述纳米胶囊含有液晶分子。例如，Kang和Kim在OpticsExpress，2013，第21卷，第15719-15727页描述了用于基于Kerr效应和面内切换的显示器的光学各向同性纳米包封的LC。通过向非离子聚合物表面活性剂和PVA的混合物中添加向列LC来制备平均直径为约110nm的纳米胶囊，所述PVA用作壳形成聚合物和水溶性乳化剂，溶解在水溶液中，形成纳米乳液，将纳米乳液加热到浊点并搅拌以使LC纳米液滴周围的PVA相分离，并使聚合物壳与交联剂(如二醛)交联。此外，描述了包含制备的LC纳米胶囊，亲水性PVA作为粘合剂和乙二醇作为增塑剂的涂布溶液。其中布置有LC纳米胶囊的另一种LCD器件描述于US2012/0113363A1中。在US2014/0184984A1中描述了在所谓的缓冲层中包含LC纳米胶囊的LCD器件的配置。根据US2014/0184984A1，缓冲层可以由透明或半透明材料形成，并且其可以具有水溶性性质、油溶性性质或其混合性质。进一步描述了缓冲层可以通过加热或UV辐射硬化，其中在缓冲层中可以进一步包括添加剂以增加强度并减少缓冲层的硬化时间。在US2016/0178941A1中还描述了在缓冲层中包括LC纳米胶囊的显示器件。在该公开中，注意到缓冲层应该具有与纳米胶囊良好的分散性，良好的基板粘附性，优异的透光率和优异的电绝缘性。其中进一步描述了缓冲层的折射率应该是各向同性的并且与纳米胶囊中的液晶的平均折射率的折射率没有太大差别。特别描述了缓冲层可以由油溶性树脂粘合剂形成，其中任选地可以形成缓冲层以在有油溶性粘合剂的情况下进一步包括水溶性粘合剂。在使用油溶性和水溶性材料的情况下，描述了水溶性粘合剂与油溶性材料反应，其中缓冲层可以形成为整体上油溶性的。本领域需要这样的粘合剂，其适用于分散纳米胶囊，特别是分别包含聚合物壳和含有液晶介质的核的纳米胶囊，并且其可以提供包含粘合剂和纳米胶囊的合并的复合材料的改进的和任选可调的化学、物理和电光性质，特别是用于电光器件。因此，本专利技术的目的是提供粘合剂材料，其特别适用于分散纳米胶囊，特别是LC纳米胶囊，并且其在所得复合材料中和在其制备过程中提供有益的特性。本专利技术的另一个目的是提供改进的组合物或复合材料，该组合物或复合材料含有有利的粘合剂材料连同LC纳米胶囊，显示出有利的稳定性和可靠性，并且可用于光调制元件和电光器件。本专利技术的再一个目的是提供光调制元件和电光器件中的复合体系，其具有有利的宽视角范围并且其基本上对外力(如来自触摸的外力)不敏感。本专利技术的另一个目的是提供简易的方法，其易于制备这种组合物或复合材料。本专利技术的一个特定目的是提供包含纳米胶囊和粘合剂的复合体系，其可有利地提供或有助于有益的特性，例如在电光应用中适当低的阈值电压和降低的工作电压，优异的暗态和高对比度，有利的低滞后，有利的快速响应时间，改善的低温行为和低温下操作性能的改善，电光参数(例如阈值电压)的最小温度依赖性，以及成膜的适用性。在这方面中，特别的目的是提供改进的粘合剂与特别有利的纳米胶囊的组合，其中纳米胶囊中包含的液晶介质具有适当高的Δε和高电阻以及适当高的Δn和有利的电光参数值，同时还特别提供相对低的旋转粘度和有利的可靠性。此外，一个目的是包含在纳米胶囊中的介晶介质显示出宽且稳定的LC，特别是向列相范围，低熔点和相对高的清亮点，以及适当高的电压保持率。从以下详细描述中，本专利技术的其他目的对于本领域技术人员而言是显然可见的。所述目的通过独立权利要求中限定的主题得以解决，而优选实施例在各个从属权利要求中阐述并在下文进一步描述。本专利技术特别提供以下项目，其包括主要方面、优选的实施方案和特定特征，它们分别单独地和组合地有助于解决上述目的并最终提供另外的优点。
技术实现思路
本专利技术的第一方面提供了制备复合材料的方法，其中所述方法包括：(i)提供分别包含聚合物壳和含有液晶介质的核的纳米胶囊，和(ii)将纳米胶囊与聚合物混合，所述聚合物包含一种或多种的重复单元A和/或B以及一种或多种的重复单元C和/或D其中，Sp1和Sp2分别表示间隔基团，X11表示CH2，CO，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.制备复合材料的方法，其中该方法包括：(i)提供分别包含聚合物壳和含有液晶介质的核的纳米胶囊，和(ii)将所述纳米胶囊与聚合物混合，所述聚合物包含一种或多种的重复单元A和/或B

【技术特征摘要】
2017.10.05 EP 17195020.71.制备复合材料的方法，其中该方法包括：(i)提供分别包含聚合物壳和含有液晶介质的核的纳米胶囊，和(ii)将所述纳米胶囊与聚合物混合，所述聚合物包含一种或多种的重复单元A和/或B以及一种或多种的重复单元C和/或D，其中，Sp1和Sp2分别表示间隔基团，X11表示CH2，CO，S-CO或NH-CO，y在每次出现时独立地为0或1至10的整数X12在每次出现时独立地表示O，S，CO，NH或酯基，X13在每次出现时独立地表示O，S，CO，NH或单键，和R11是可聚合基团。2.根据权利要求1的方法，其中在步骤(ii)中与纳米胶囊混合的聚合物的平均分子量在5,000g/mol至250,000g/mol的范围内。3.根据权利要求1或2的方法，其中-聚合物整体中重复单元A的量在0至90mol％的范围内，和/或-聚合物整体中重复单元B的量在1mol％至98mol％的范围内，和/或-聚合物整体中重复单元C的量在0mol％至80mol％的范围内，和/或-聚合物整体中重复单元D的量在0mol％至80mol％的范围内，其中存在重复单元C和D中的至少一种，和其中，如果分别存在，在聚合物整体中重复单元A、B、C和D的合并量为100摩尔％或更少。4.根据权利要求1至3中一项或多项的方法，其中R11是丙烯酰基或甲基丙烯酰基。5.根据权利要求1至4中一项或多项所述的方法，其中所述复合材料中还包含二反应性或多反应性单体或低聚可聚合化合物。6.根据权利要求1至5中一项或多项的方法，其中在步骤(ii)中，将纳米胶囊分散在聚合物中，和其中随后将分散体布置为支撑在基板上的层或布置为两个相对的基板之间的层。7.根据权利要求1至6中一项或多项的方法，其中所述方法还包括聚合制备的复合材料的可聚合成分。8.复合材料，其通过进行根据权利要求1至7中一项或多项所述的方法获得或可通过进行根据权利要求1至7中一项或多项所述的方法获得。9.复合材料，包含-纳米胶囊，其分别包含聚合物壳和含有液晶介质的核，和-聚合物，其包含如权利要求1至4中一项或多项所述的一种或多种的重复单元A和/或B以及一种或多种的重复单元C和/或D。10.根据权利要求9的复合材料，其中所述液晶介质包含一种或多种式I化合物R-A-Y-A'-R'I其中，R和R'彼此独立地表示选自以下的基团：F，CF3，OCF3，CN，和具有1-15个碳原...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·阿拉西，M·纳姆特比，R·图芬，
申请(专利权)人：默克专利股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE