光学热敏材料及其制备方法和由其构成的光学器件技术

一种光学热敏材料，其特征在于该热敏材料在厚０．８ｍｍ、呈浑浊态时，光学透过率＜５％，呈透明态时，光学透过率＞７０％，两个状态的转变温度差为２０～４０℃，透明状态与浑浊态的体积阻抗差为１００－１０００倍。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学热敏材料及制备方法和光学器件
，具体涉及一种光学热 敏材料及其制备方法和由其构成的光学器件。
技术介绍
对于随温度而能改变其光学性能，即光学透过率的光-热效应的材料在信息记录、 光学开关器件、防伪以及显示器件等方面有着广泛的应用前景。例如利用材料在高低 温时透明度的变化，既可制成专用的显示或信息记录的器件，也可制备装饰屏或有防 热辐射的保护屏。目前，制备具有光-热效应的功能器件的材料主要为液晶材料，例如，美国专利 5,087,387公布的具有光-热和光-电功能的聚合物分散液晶材料，该材料是将小分子液 晶分散在可反应树脂中，在树脂交联、固化时小分子液晶与聚合物发生相分离，并形 成细小微粒而制成的。当把这样的材料放置在导电基板之间，当加热到液晶的相变温 度以上时，就可以利用电场改变小分子液晶取向来达到改变材料透明性的目的，并可 以在浑浊-透明状态之间进行可逆转换。但液晶材料价格髙，制备工艺要求严格，而且 液晶材料的调光能力有限。另外，TakahshiT.等人公开了另一种类型的具有光-热效应 的功能材料，该材料是先将一些特殊的取代苯甲酸分散在聚合物中，然后将获得的混 合物加热到取代苯甲酸的熔点以上(通常高于14(TC)后，如果缓慢降温，冷却后的材 料呈浑浊样；但如果快速降温，冷却后的材料呈透明样，这种现象可重复出现，因而 可利用这种光-热功能材料来实现信息的记录和擦写(Y. Takahashi, N. Tamaoki, Y. Komiya, Y. Hieda, K. Koseki and T. Yamaoka,丄Appl. Phys, 74(6) 4158， 1993.)。由于该方、法需 要用有机溶剂将聚合物和取代苯甲酸溶解后，再涂布、干燥，因此既要消耗有机溶剂， 又有有机物排放，污染环境，且所获得的光-热效应的功能材料中还含有残留的有机溶 剂。
技术实现思路
本专利技术的首要目的是针对已有技术存在的问题，提供一种新的光学热敏材料。 本专利技术的次要目的是提供制备上述新的光学热敏材料的方法。本专利技术的再一目的是提供由制备的新的光学热敏材料构成的光学器件。 达到本专利技术首要目的而提供的一种新的光学热敏材料，其特征在于该热敏材料在厚0.8mm、呈浑浊态时，光学透过率<5%，呈透明态时，光学透过率〉70%，两个状 态的转变温度差为20"4(TC，透明状态与浑浊态的体积阻抗差为100-1000倍。且该热敏材料是由按重量百分比计为65~93%的碳-碳不饱和基团封端的可反应性 聚醚，5~34%的小分子功能化合物，0.3~7%的光引发剂或0.1~2%的热引发剂，0~29% 的导电填料，通过光固化或热固化制备而成。达到本专利技术次要目的而提供的制备上述新的光学热敏材料的方法，其特征在于先 将按重量百分比计为65~93%的碳-碳不饱和基团封端的可反应性聚醚，5~34%的小分 子功能化合物，0.3~7%的光引发剂，0~29%的导电填料混合均匀，然后将混合物倒入 模具或涂布到支持基材上，用功率〉80w/cm的高压汞灯照射10-100秒即可，或先将按 重量百分比计为65~93%的碳-碳不饱和基团封端的可反应性聚醚，5~34%的小分子功 能化合物，0.1~2%的热引发剂，0~29%的导电填料混合均匀，然后将混合物倒入模具 或涂布到支持基材上，升温至50 130'C保持6~10小时即可。其中该方法所用的碳-碳不饱和基团封端的可反应性聚醚为由聚醚多元醇与(甲 基)丙烯酸通过已知的酯化反应制备的产物，或由聚醚多元醇与二异氰酸酯和带羟基 的(甲基)丙烯酸酯一起，且将(甲基)丙烯酰氧基官能团连接在聚醚多元醇分子链 两末端的反应制备而成的产物中的至少一种。适合本专利技术的聚醚多元醇是商品化的聚 醚多元醇，如聚氧化乙烯多元醇、聚氧化丙烯多元醇、聚四氢呋喃多元醇，聚氧化苯 乙烯多元醇、聚(氧化乙烯-氧化丙烯)共聚醚多元醇等，其分子链两末端的-OH用(甲 基)丙烯酸或通过常规的酯化反应(陈用烈，曾兆华，杨建文编著"辐射固化材料及 其应用"，75-76页，化学工业出版社，2003年。)来改变为碳-碳不饱和基团获得。或 者通过二异氰酸酯和带羟基的(甲基)丙烯酸酯，如(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基) 丙烯酸羟丙酯等将(甲基)丙烯酰氧基官能团连接在上述聚醚多元醇分子链的两末端 获得。适合的二异氰酸酯包括芳香族和脂肪族的二异氰酸酯，具体可为苯二异氰酸酯、 甲苯二异氰酸酯、二苯甲垸二异氰酸酯、己二异氰酸酯、二甲苯撑二异氰酸酯、氢化 甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯等。有关通过二异氰酸酯和带羟基的(甲基) 丙烯酸酯对聚醚多元醇封端的反应和方法，参见文献陈用烈，曾兆华，杨建文编著 "辐射固化材料及其应用"，63-69页，化学工业出版社，2003年。经过改性的碳-碳不饱和基团封端的可反应性聚醚可以采用自由基聚合反应的方式固化，如采用自由基反 应型的光固化或热固化。但须注意的是，如果采用光固化，因所用的可反应性聚醚的 分子量不能太大，否则粘度太高，不利于操作；而所用的可反应性聚醚的分子量也不 能太小，否则固化、交联后将限制小分子功能化合物的结晶，最终影响热-光效应，故 而未改性的聚醚多元醉的分子量应控制在600~10000 g/mo1，优选分子量在 600~6000g/mol的。其中该方法所用的小分子功能化合物为含10~25个碳原子、1~4个氧原子的长链 脂肪醇或脂肪酸中的至少一种，其分子量为150~400g/mol。由于小分子功能化合物的 熔点温度与光学热敏材料的转变温度范围有关，例如要求材料的转变温度^70 'C，所 选用的小分子功能化合物的熔点应》70 'C;如果希望材料的转变温度为某一特定值而 又没有合适熔点的小分子功能化合物可供选用，可以将低熔点与高熔点的小分子功能 化合物搭配混合使用。另外，由于化合物的结晶特性，升温和降温时的温度转变区域 是有差别，并与升温和降温的速度有关， 一般而言，升温时转变温度比降温时的要高 一些。其中该方法所用的光引发剂为2-羟基-2甲基-l-苯基-l-丙酮、l-羟基环己基苯基酮、 二苯基甲酮、2， 4， 6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、双(2, 4， 6-三甲基苯甲酰) 基苯基氧化膦、双(2， 4, 6-三甲基苯甲酰)-(4， 4二甲基辛基-2)氧化膦中的任一 种；所用的热引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化十二碳酰、偶氮二异丁睛或偶氮二异庚 睛。其中该方法所用的导电填料为LiC104、 LiBF4或Li盐Al203复合物、氧化镍、导 电碳黑、纳米碳管、a-碳化硅中的至少一种，粒度《10um。使用锂离子盐作为导电填 料时，由于锂盐在聚醚中有比较好的溶解性，因而可得到均匀、透明的材料；采用尺 度为纳米级的电子导体类材料时，如果分散好、无凝聚，所得的光学热敏材料可以有 比较好的透明性，但如果用微米粉，透明性将下降。上述导电填料配合使用可以调整 光学热敏材料的光和电性能。 一般而言，如果导电填料含量高，材料在低温浑浊态的 阻抗变小，在高温透明态时阻抗也变小，而且阻抗的变化幅度将变窄。当不加入导电 填料时，所得的材料只有热-光效应功能；当加入的导电填料对材料的透明性影响小时， 可得到同时具有热-光-电效应功能的材料(即在通电时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学热敏材料，其特征在于该热敏材料在厚０．８ｍｍ、呈浑浊态时，光学透过率＜５％，呈透明态时，光学透过率＞７０％，两个状态的转变温度差为２０～４０℃，透明状态与浑浊态的体积阻抗差为１００－１０００倍。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王跃川，冯刚，来恒节，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：90