一种可屏蔽近红外光的电控调光膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可屏蔽近红外光的电控调光膜及其制备方法，所述调光膜包括高分子网络、液晶分子和纳米粒子；所述液晶分子分散在所述高分子网络内部；所述高分子网络和所述液晶分子之间分散有纳米粒子；所述纳米粒子在780nm～3000nm近红外波段具有吸收。本发明专利技术通过在聚合物分散液晶电控调光膜中掺杂可屏蔽近红外光的纳米粒子，所制备的电控调光膜在开态下可屏蔽95％以上的780nm～3000nm波段的近红外光。所提供的制备方法有效的提升电控调光膜的隔热性能，使其在建筑节能领域具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种可屏蔽近红外光的电控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
，尤其涉及一种可屏蔽近红外光的电控调光膜及其制备方法。
技术介绍
聚合物分散液晶(polymerdispersedliquidcrystal,PDLC)是一种液晶微滴均匀分散于连续的聚合物基体中形成的复合材料，能够通过施加电压实现透明态和散射态的转变。在没有施加电场的情况下，液晶微滴的指向矢随机分布，由于光线通过液晶微滴的有效折射率与通过聚合物基体的折射率不匹配，因此在液晶与聚合物的界面上发生多次折射，使PDLC膜呈现强烈的光散射状态；而在施加电场时，液晶微滴的指向矢沿电场分布，使得液晶微滴的折射率与聚合基体的折射率相匹配，光线在液晶与聚合物的界面上不发生折射，此时PDLC膜呈现透明态。PDLC膜虽然可以通过施加电场来调节可见光的透过率，但是不论是透明态还是散射态，PDLC膜近红外光的透过率均维持在较高的水平。应用于建筑或汽车的窗膜时，其较高的近红外光透过率在炎热的夏季不利于控制室内升温，极大的限制了PDLC膜在建筑节能等领域方面的应用。
技术实现思路
为了提高PDLC电控调光膜的隔热性能，本专利技术提供了一种可屏蔽近红外光的电控调光膜及其制备方法。本专利技术提供的一种电控调光膜，包括高分子网络、液晶分子和纳米粒子；所述液晶分子分散在所述高分子网络内部；所述高分子网络和所述液晶分子之间分散有纳米粒子，所述纳米粒子在780nm～3000nm近红外波段具有吸收。所述高分子网络为具有孔洞的高分子基体，所述液晶分子分散在这些孔洞中，所述的高分子网络可以为连续的，也可以是不连续的高分子基体。所述的高分子基体可以为下文提及的材料，也可以是现有的材料，但是以具有较好的对可见光的透过率为宜。作为上述电控调光膜一种更好的选择，制备薄膜的原料中包括液晶材料、可聚合单体(聚合成高分子网络)和纳米粒子，其配比为：液晶材料：10.0～90.0重量份；可聚合单体：10.0～80.0重量份；纳米粒子：0.01～20.0重量份。作为上述技术方案的一个较好的选择，所述可聚合单体可全部由非液晶性可聚合单体组成，或由液晶性可聚合单体和非液晶性可聚合单体共同组成。作为上述技术方案的一个较好的选择，根据所述可聚合单体的组成不同，薄膜的制备方法和液晶材料的选择也不同。若可聚合单体由液晶性可聚合单体和非液晶性可聚合单体共同组成，则薄膜在固化时需采用分步聚合的制备方法，液晶材料需选择胆甾相液晶材料；若可聚合单体全部由非液晶性可聚合单体组成，则薄膜在固化时可直接一步完成聚合，液晶材料选择向列相或胆甾相液晶材料均可。也就是说，所述高分子网络由液晶性可聚合单体和非液晶性可聚合单体共同聚合而成时，相应的液晶材料为胆甾相液晶材料；所述高分子网络由非液晶性可聚合单体聚合而成时，相应的液晶材料为向列相液晶材料和/或胆甾相液晶材料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原料中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，所述预聚是使得体系内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和具有网孔结构的初步的高分子网络，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)，可以控制预聚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，如选择预聚的光照时间在10-600s之内，为了得到具有不同预聚程度的产品，可以选择的预聚紫外光照时间可以是10-30s，30-60s，60-120s，100-200s，200-400s，400-600s不等。控制预聚的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％的预聚产物。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。作为上述技术方案的一个较好的选择，所述高分子网络的网孔尺寸大小为1μm～100μm。所述网络的网孔孔径可以通过控制原料中可聚合单体的含量、聚合过程中的紫外光强度、光引发剂的含量等来进行调节。若可聚合单体由液晶性可聚合单体和非液晶性可聚合单体组成，则在高分子网络的网孔内部还会形成垂直取向的网络，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，所述液晶材料可选择向列相液晶材料或由向列相液晶材料和手性化合物组成的胆甾相液晶材料。所述的向列相液晶材料可选择但不限于以下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。本领域的技术人员还可通过自行混配得到相应的向列相液晶材料。所述的手性化合物包括但不仅限于下面分子中的一种或几种，如胆甾醇壬酸酯、CB15、C15、S811、R811、S1011、R1011等。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，可全部由非液晶性紫外光可聚合单体组成，或由非液晶性紫外光可聚合单体和液晶性紫外光可聚合单体共同组成。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：上述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。作为上述技术方案的一个较好的选择，所述纳米粒子包括氧化铟锡、氧化锡锑、钨青铜、具有氧缺陷的硫化铜中的一种或几种。此外，作为常识，具备吸收指的是在特定的波长范围具有较强的吸收峰，如在780-3000nm或780-2500nm具备30-700％的吸收，本领域技术人员可以根据应用场景选择纳米粒子。作为上述技术方案的一个较好的选择，所述纳米粒子在使用之前需先分散在乙醇、甲醇、丙酮等低沸点的极性溶剂中。作为上述技术方案的一个较好的选择，所述电控调光膜在不施加电压时，400-750nm的透过率为0.5～5％，750-2500nm的透过率为1-20％。作为上述技术方案的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可屏蔽近红外光的电控调光膜，其特征在于，该调光膜包括高分子网络、液晶分子和纳米粒子；所述液晶分子分散在所述高分子网络内部；所述高分子网络和所述液晶分子之间分散有纳米粒子，所述纳米粒子在780nm～3000nm近红外波段具有吸收。

【技术特征摘要】
1.一种可屏蔽近红外光的电控调光膜，其特征在于，该调光膜包括高分子网络、液晶分子和纳米粒子；所述液晶分子分散在所述高分子网络内部；所述高分子网络和所述液晶分子之间分散有纳米粒子，所述纳米粒子在780nm～3000nm近红外波段具有吸收。2.根据权利要求1所述的电控调光膜，其特征在于，制备调光膜的原料包括液晶材料、聚合单体和纳米粒子，其配比为：液晶材料：10.0～90.0重量份；聚合单体：10.0～80.0重量份；纳米粒子：0.01～20.0重量份。3.根据权利要求2所述的电控调光膜，其特征在于，所述聚合单体由非液晶性聚合单体组成，或者由液晶性聚合单体和液晶性可聚合单体共同组成。4.根据权利要求3所述的电控调光膜，其特征在于，所述高分子网络由液晶性可聚合单体和非液晶性可聚合单体共同聚合而成，相应的液晶分子为胆甾相液晶材料；或者，所述高分子网络由非液晶性可聚合单体聚合而成，相应的液晶分子为向列相液晶材料和/或胆甾相液晶材料。5.根据权利要求4所述的电控调光膜，其特征在于，所述非液晶性可聚合单体为非液晶性紫外光可聚合单体选自不饱和聚酯、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、水性丙烯酸酯和乙烯基醚类中的一种或多种；所述液晶性可聚合单体为液晶性紫外光可聚合单体，选自下列物质中的一种或多种：其中，m、n为4...

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