专利名称：一种聚合物分散液晶膜的制备方法
技术领域：
本发明属于液晶及相关领域，特别是提供了一种聚合物分散液晶膜的制备方法。
背景技术：
聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal以下简称PDLC)膜是最新发展起来的能够显示信息的平板显示器件。PDLC薄膜是一种新型的光控制薄膜，它是将小分子液晶以微滴的形态分散在聚合物基体中，在外场(如交流电场、热场等)作用下，这种薄膜能够呈现透射和散射两种不同的光学状态。由于PDLC膜不需偏振片且不需要象扭曲、超扭曲那样较复杂的工艺制备过程，因此它具有显示亮度高、制作简单、制造成本低的优点，有着广阔的应用前景。
但是由于PDLC的响应速度慢、对比度较低、驱动电压与对比度之间的矛盾(即用增加膜厚来提高对比度导致的高驱动电压)，透过率滞后等因素限制了其应用领域。目前有许多科研工作者都在致力于改善这些电光特性，如在PDLC中添加氟化聚合物、或选择液晶微滴的最佳结构等许多方法。实验表明，导致慢响应的主要因素是液晶微滴与其聚合物基体的较强的相互作用、以及液晶微滴之间的相互作用，而作为基体的聚合物对PDLC的电光特性极为重要，选择适宜的聚合物可以降低与液晶微滴之间的相互作用、稳定微滴的取向、提高热稳定性、降低响应时间以及增强散射强度等。
制备PDLC的材料主要有两类以热固性环氧树脂为基体和以聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸酯类为基体，而丙烯酸酯类单体应用最多，此类单体可以直接在光照下聚合，在有光引发剂、光敏剂存在下聚合更容易。
聚合单体的化学结构、分子量、与液晶的相容性等是选择制备PDLC材料的高聚物的主要参数。一般聚合物由线性分子链组成，其粘度随分子链的增长而迅速增大。文献“One-step synthesis ofhyerbranched dendriticpolyesters”(Coatings Tech，1995，67849)对在聚合物上增加官能团作了初步研究。根据文献“多官能丙烯酸化聚酯的合成及其光固化”(热固性树脂，2003，1，181-4)，多官能团的单体与其他聚合物共混时有很好的相溶性，且羟基越多单体粘度越大，这是由于分子氢键的形成。这种含羟基的聚合物已经应用于涂料领域，在制备PDLC方面还没有。研究表明这类单体聚合效果很好。
一般聚合单体中不同感光基团的感光波段是不同的，相同感光基团也根据选用不同的光引发剂而有不同的感光波段。如烷基乙烯基酮、溴乙烯等能吸收波长大于300nm的光而直接解离为自由基，继而由自由基引发聚合；以波长小于300nm的光照射苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈等单体时，它们只能发生缓慢的光聚合。目前只有少数几种不饱和单体能吸收250nm至500nm范围内的光，大多数单体，必须使用光引发剂或光敏剂才能引发光聚合。
很多特征基团在一定条件下可以发生热聚合，例如异氰酸酯和羟基的聚合根据以上机理，我们选用此类光聚合性化合物作为聚合单体，研究表明，加入特殊官能团能够有效提高PDLC膜的稳定性及电-光特性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚合物分散液晶膜的制备方法，是将含不同交联基团的有机化合物作为聚合单体应用于聚合物分散液晶膜的制备，利用这些基团在不同条件下发生二次交联来提高聚合网络的稳定性，从而提高聚合物分散液晶膜的电-光特性。
本发明将具有二次交联能力的有机化合物作为聚合单体，制备聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal，PDLC)膜，这种聚合单体中同时含有光交联基团和热交联基团。将聚合单体与液晶按质量比例为50％∶50％～10％∶90％混配，加入光引发剂和热引发剂(光引发剂和热引发剂的加入量均为聚合单体质量的0.1％～10％)，搅拌均匀后涂敷于两片氧化铟锡导电膜之间；用紫外光在-10℃～50℃进行照射1～30分钟，使聚合单体中具有光交联基团的分子间发生交联反应形成高分子网络；然后加热到50℃～200℃，保温2～50个小时，使高分子网络上可热交联基团发生交联反应，自然冷却后得到聚合物分散液晶膜。
本发明所述的具有二次交联能力的聚合单体是分子中同时含有光交联基团和热交联基团的有机化合物，或者是分子中含有光交联基团的有机化合物和分子中含有热交联基团的有机化合物的混合物。光交联基团一般是不饱和双键；热交联基团为羟基、氨基、异氰酸酯基、环氧基。
本发明的优点在于利用单体中特殊基团的二次交联来增加交联网络，提高聚合网络的稳定性及与基体的结合性，进而提高聚合物分散液晶膜的稳定性和电-光特性。
图1中为实施实例1制得的聚合物分散液晶膜施加70V的电压后得到的电-光特性曲线。从曲线中可以看出该膜有较低的起始电压和饱和电压，且有较高的对比度和陡度。
图2为实施实例1制得的聚合物分散液晶膜揭开洗去液晶后得到的聚合网络的扫描电镜照片(×1000)，从照片中可以看到聚合网络很均匀，网眼很小，只有几个微米，这样的结构使得聚合物分散液晶膜稳定且有很好的电-光性能。
图3为实施实例2得到的聚合物分散液晶膜施加70V的电压后得到的电-光特性曲线。
图4为实施实例2得到的聚合物分散液晶膜揭开洗去液晶后得到的聚合网络的扫描电镜照片(×1000)。
图5为实施实例3得到的聚合物分散液晶膜施加70V的电压后得到的电-光特性曲线。
图6为实施实例3得到的聚合物分散液晶膜揭开洗去液晶后得到的聚合网络的扫描电镜照片(×1000)。
图7为实施实例4得到的聚合物分散液晶膜施加70V的电压后得到的电-光特性曲线。
图8为实施实例4得到的聚合物分散液晶膜揭开洗去液晶后得到的聚合网络的扫描电镜照片(×1000)。
具体实施例方式
实施实例1向含-OH基团的丙烯酸羟丙酯(纯度99％以上)添加5wt.％丙烯酸丁二醇酯，将混合单体与液晶(SLC7011-100，实力克公司生产)按20％∶80％的质量比混合，加入混合单体质量5％的安息香双甲醚和二异氰酸己酯，搅拌均匀，涂敷于两片氧化铟锡膜之间，在10℃，用365nm的紫外光照射10分钟，使单体中双键光聚合，然后加热到120℃保温4个小时，使-OH热交联，得到聚合物分散液晶膜。该膜具有很好的稳定性，且折叠性好，与氧化铟锡膜的粘结性也很好。用液晶综合参数仪测得膜的电-光性能曲线如图1。单体聚合网络在扫描电镜下的照片如图2。-OH热聚合有效的提高了聚合物分散液晶膜的电-光特性。
实施实例2向含-OH基团的丙烯酸羟丙酯(纯度99％以上)添加5wt.％丙烯酸丁二醇酯，将混合单体与液晶(SLC7011-100，实力克公司生产)按10％∶90％的质量比混合，加入混合单体质量5％的安息香双甲醚和二异氰酸己酯，搅拌均匀，涂敷于两片氧化铟锡膜之间，在14℃，用365nm的紫外光照射10分钟，使单体中双键光聚合，然后加热到120℃保温4个小时，使-OH热交联，得到聚合物分散液晶膜。用液晶综合参数仪测得膜的电-光性能曲线如图3。单体聚合网络在扫描电镜下的照片如图4。
实施实例3向含-OH基团的丙烯酸羟丙酯(纯度99％以上)添加5wt.％丙烯酸丁二醇酯，将混合单体与液晶(SLC7011-100，实力克公司生产)按50％∶50％的质量比混合，加入混合单体质量5％的安息香双甲醚和二异氰酸己酯，搅拌均匀，涂敷于两片氧化铟锡膜之间，在0℃，用365nm的紫外光照射10分钟，使单体中双键光聚合，然后加热到120℃保温4个小时，使-OH热交联，得到聚合物分散液晶膜。用液晶综合参数仪测得膜的电-光性能曲线如图5。单体聚合网络在扫描电镜下的照片如图6。
实施实例4向丙烯酸丁二醇酯中添加5wt.％的环氧树脂，将混合单体与液晶按20％∶80％的质量比混合，加入混合单体质量5％的安息香双甲醚和乙二胺，搅拌均匀，涂敷于两片氧化铟锡膜之间，14℃，用365nm的紫外光照射5分钟，使单体中双键聚合，然后加热到60℃保温5个小时，使环氧树脂发生热交联，制成聚合物分散液晶膜。电-光性能曲线如图7。单体聚合网络在扫描电镜下的照片如图8。
权利要求
1.一种聚合物分散液晶膜的制备方法，其特征在于将具有二次交联能力的有机化合物作为聚合单体，与液晶按质量比例为50％∶50％～10％∶90％混配，加入光引发剂和热引发剂，光引发剂和热引发剂的加入量均为单体质量的0.1％～10％，搅拌均匀后涂敷于两片氧化铟锡导电膜之间；用紫外光在-10℃～50℃照射1～30分钟，使聚合单体中具有光交联基团的分子间发生交联反应形成高分子网络；然后加热到50℃～200℃，保温2～50个小时，使高分子网络上可热交联基团发生交联反应，自然冷却，得到聚合物分散液晶膜。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于聚合单体是分子中同时含有光交联基团和热交联基团的有机化合物，或者是分子中含有光交联基团的有机化合物和分子中含有热交联基团的有机化合物的混合物；光交联基团为不饱和双键；热交联基团为羟基、氨基、异氰酸酯基、环氧基。
全文摘要
本发明提供了一种聚合物分散液晶膜的制备方法，属于液晶及相关领域。将具有二次交联能力的有机化合物作为聚合单体，与液晶按质量比例为50％∶50％～10％∶90％混配，加入光引发剂和热引发剂，搅拌均匀后涂敷于两片氧化铟锡导电膜之间；用紫外光在－10℃～50℃照射1～30分钟，使聚合单体中具有光交联基团的分子间发生交联反应形成高分子网络；然后加热到50℃～200℃，保温2～50个小时，使高分子网络上可热交联基团发生交联反应，自然冷却，得到聚合物分散液晶膜。其优点在于通过这种二次交联方法增加交联网络密度来提高聚合网络的稳定性，提高聚合物分散液晶膜的稳定性。这种二次交联方法能够有效改善聚合物分散液晶膜的电－光特性。
文档编号G09F9/35GK1803979SQ200510130659
公开日2006年7月19日 申请日期2005年12月20日 优先权日2005年12月20日
发明者杨槐, 杨海莲, 王丽萍, 王立波, 张卫东, 耿君, 马征, 黄维, 张立培, 魏强, 原小涛 申请人:北京科技大学, 北京伟豪智能玻璃有限公司