一种体温控制液晶物理凝胶及其制备与应用的制作方法

(一)
技术领域：
本发明涉及一种体温控制液晶物理凝胶及其制备与应用。(二)
背景技术：
：随着显示技术的不断发展，结构相对复杂的传统液晶显示器件由于需要偏振片，视野范围变窄，亮度和对比度有待进一步提升等问题而被趋于不断改进。光热双控液晶显示屏也已经问世，被广泛应用于食品包装材料、防伪商标、光热传感器、生物医用材料等领域。与传统的液晶光散射显示模式相比，液晶物理凝胶中自组装纤维网络的相分离结构有利于制备无偏正片及取向膜的光散射电光显示器，能够诱导或提高液晶的光电、光化学以及电性能。通常，光热双控液晶显示屏是通过外界光源或外界较高热量来控制显示屏的显示效果。如果该外界热量来自人体皮肤表面，就可以获得智能型体温控制液晶光散射显示屏。通过皮肤热量改变显示效果，或者通过显示效果来判断皮肤热量的高低，如此制备一系列显示屏而被广泛应用于医疗、传感、防伪等领域，拓展液晶显示屏的功能。本发明提供了一种体温控制液晶光散射显示屏，对比度高，响应时间短，制备工艺简单，可应用于智能材料、可穿戴材料等光散射显示领域。(三)技术实现要素：为了克服
背景技术：
的不足，本发明制备得到了一种体温控制液晶物理凝胶及其制备方法及在光散射显示屏中的应用。为了实现以上目标，本发明的技术方案如下：本发明提供一种体温控制液晶物理凝胶，所述的液晶物理凝胶由如下质量配比的原料制成：82.0-98.9wt％液晶基体化合物、1-8.2wt％偶氮苯化合物、0-9wt％紫外荧光粉(0是指不添加紫外荧光粉)以及0.1-1.6wt％凝胶因子，所有组分总量为100％；所述液晶基体化合物为5cb液晶；所述偶氮苯化合物为4,4-二乙氧基偶氮苯或4-二甲氨基偶氮苯；所述紫外荧光粉为下列之一：8611进口荧光粉(色相：粉红色，型号：8611，深圳市威彩翔颜料有限公司)，mc-17荧光粉(色相：粉红色，型号：美国dayglo(迪高)mc-17，深圳市华亿昌化工颜料有限公司)，yd-11荧光粉(色相：粉红色，型号：yd-11，深圳市耀德圣科技有限公司)，107紫外油性荧光粉(色相：粉红色，型号：107，济南市新星化工有限公司)，紫外荧光粉(色相：粉红色，济南祥发化工科技有限公司)；所述凝胶因子为下列化合物之一或两种以上的组合：进一步，优选所述凝胶因子为凝胶因子a，所述凝胶因子a由如下式(i)、式(ii)和式(iii)所示化合物按质量比1:1～2:1～3组成。进一步，优选所述凝胶因子为凝胶因子b，所述凝胶因子b由如下式(iv)和式(v)所示化合物按质量比1:5～5:1组成。进一步，优选所述凝胶因子为凝胶因子c，所述凝胶因子c由如下式(vi)、式(vii)和式(viii)所示化合物按质量比1:1～2:1～3组成。进一步，优选所述凝胶因子为凝胶因子d，所述凝胶因子d为式(ix)所示化合物。进一步，优选所述的液晶物理凝胶由如下质量配比的原料制成：90-95wt％液晶基体化合物、4-9wt％偶氮苯化合物以及0.5-1.0wt％凝胶因子。进一步，优选所述的液晶物理凝胶由如下质量配比的原料制成：90-91wt％液晶基体化合物、4-5wt％偶氮苯化合物、4-5wt％紫外荧光粉以及0.3-0.9wt％凝胶因子。本发明还提供一种所述体温控制液晶物理凝胶的制备方法，所述方法为：按配方量，将液晶物理凝胶各组分在140～260℃温度下充分混均10～20min，溶解完成后冷却至室温，获得所述的体温控制液晶物理凝胶。本发明还提供一种所述体温控制液晶物理凝胶在制备体温控制液晶光散射显示屏中的应用，具体所述应用为：在液晶基体化合物的各向同性相温度下，按配方量，向液晶基体化合物中掺入偶氮苯化合物、紫外荧光粉以及凝胶因子，在140～260℃温度下，充分混均10～20min，待其互溶，溶解完成后趁热将其引入到一个由载玻片制成的器件(所述器件是将两块载玻片相对面的3个边缘通过固体胶固定形成空腔结构，加入凝胶后，再将第4个边缘密封，优选外尺寸：10.00cm×2.50cm×2.33mm；内腔尺寸：4.60cm×2.50cm×0.14mm)中，利用双面胶厚度控制器件厚度2-3mm，然后再降至室温形成液晶凝胶体系，通过模板法在365nm紫外光下照射20～180min，非接触式写入图像信息，即可制得体温控制液晶光散射显示屏。与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：本发明提供一种体温控制液晶物理凝胶，可应用于运用体温控制显示效果的光散射显示领域。这类显示屏制备工艺简单，响应时间短(1～2min)，回复时间长(2～6min)，在可见光下能稳定存在(1～5h)，具有视野范围宽、图片对比度高、可循环使用等特点。(四)附图说明图1体温控制液晶光散射显示屏(0.5wt％poss-g1-boc/5wt％2azo2/5cb)：(a)初始状态，25℃；(b)手捂30s；(c)手捂30s之后；(d)6min后回到初始状态，25℃；(e)手捂30s；(f)手捂30s之后；(g)6min后回到初始状态，25℃；(h)置于手掌表面40s；(i)离开手掌后；(j)5min后回到初始状态，25℃。(液晶物理凝胶厚度0.14mm，样品与纸张距离5cm。)图2体温控制液晶荧光光散射显示屏(0.5wt％poss-g1-boc/5wt％2azo2/5wt％phosphor/5cb)：(a)初始状态，25℃；(b)手捂30s；(c)手捂30s之后；(d)2min后回到初始状态，25℃；(e)置于手掌表面40s；(f)离开手掌后；(g)90s后回到初始状态，25℃。(液晶物理凝胶厚度0.14mm，样品与纸张距离5cm。)图3体温控制液晶荧光光散射显示屏(0.5wt％poss-g1-boc/5wt％2azo2/5wt％phosphor/5cb)经循环加热-冷却变化图：(a)25℃；(b)37℃；(c)25℃；(d)37℃；(e)25℃。(五)具体实施方式下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步具体说明，但本发明的保护范围不限于此。实施例1：液晶物理凝胶质量组成：94.8wt％5cb液晶、4.7wt％4,4-二乙氧基偶氮苯及0.5wt％凝胶因子d(即式(ix)的化合物)。向1.000g的5cb液晶(购自烟台万润精细化工股份有限公司)中掺入0.050g4,4-二乙氧基偶氮苯及0.005g凝胶因子d，150℃油浴下充分混匀待其互溶，溶解完成后趁热将其引入到一个由载玻片制成的器件(所述器件是将两块载玻片相对面的3个边缘通过固体胶固定形成空腔结构，加入凝胶后，再将第4个边缘密封，外尺寸：10.00cm×2.50cm×2.33mm；内腔尺寸：4.60cm×2.50cm×0.14mm)中，双面胶厚度即为液晶层厚度(0.14mm)，然后再降至室温形成液晶凝胶体系(不脱去器件)，将一个“zjut”镂空模板放置于器件表面，利用365nm紫外光照射3h后，制得带有“zjut”字样的体温控制液晶光散射显示屏。制得的显示屏如图1所示，(a)初始状态，25℃；(b)手捂30s；(c)手捂30s之后；(d)6min后回到初始状态，25℃；(e)手捂30s；(f)手捂30s之后；(g)6min后回到初始状态，25℃；(h)置于手掌表面40s；(i)离开手掌后；(j)5min后回到初始状态，25℃，液晶物理凝胶厚度0.14mm，样品与纸张距离5cm。通过与手短时间(1min)接触可形成对比度较高的图像信息，并在5～6min后回到初始状态。同时，该显示屏在可见光下能够稳定存在2h，可实现循环使用，对比度高，制作方法简单。结果表明，本发明制备得到的体温控制液晶光散射显示屏在实际应用中切实可行，可广泛应用于医疗卫生、智能材料等领域。实施例2：液晶物理凝胶质量组成：90.5wt％5cb液晶、4.5wt％4,4-二乙氧基偶氮苯、4.5wt％紫外荧光粉(粉红色)及0.5wt％凝胶因子d(即式(ix)的化合物)。向1.000g5cb液晶中掺入0.050g4,4-二乙氧基偶氮苯、0.050g紫外荧光粉(色相：粉红色，济南祥发化工科技有限公司)以及0.005g的凝胶因子d，150℃油浴下充分混匀待其互溶，溶解完成后趁热将其引入到一个由载玻片制成的器件，液晶层厚度(0.14mm)，同实施例1操作，制得带有“zjut”字样的体温控制液晶荧光光散射显示屏。制得的体温控制液晶荧光光散射显示屏(如图2)，(a)初始状态，25℃；(b)手捂30s；(c)手捂30s之后；(d)2min后回到初始状态，25℃；(e)置于手掌表面40s；(f)离开手掌后；(g)90s后回到初始状态，25℃，液晶物理凝胶厚度0.14mm，样品与纸张距离5cm。可以实现短时间(1min)内手捂显示，短时间(2min)内回复，同时一定时间内(4h)可循环使用的效果。显示屏在25℃和37℃之间的转变(如图3)说明37℃下显示屏具有清晰的显示效果且可以循环使用。由此可说明显示屏体温控制亦可实现。结果表明，本发明提出制备体温控制液晶荧光光散射显示屏的方法可行。该显示屏不仅可以通过体温实现控制，而且在一定时间内可以实现循环使用而不影响显示效果，在可见光范围内稳定存在。实施例3：同实施例1，向5cb液晶中掺入4,4-二乙氧基偶氮苯、mc-17荧光粉以及不同质量比的凝胶因子c，各组分质量配比见表1，150℃油浴下充分混匀待其互溶，溶解完成后趁热将其引入到一个由载玻片制成的器件，液晶层厚度(0.15mm)，利用365nm紫外光照射2h后，其它操作同实施例1，制得带有“zjut”字样的体温控制液晶荧光光散射显示屏，通过手捂法观察显示屏的显示效果，见表2。表1液晶物理凝胶质量组成表2不同凝胶因子(vi)、(vii)和(viii)质量分数对显示屏显示效果的影响序号1234手捂时间(第一次)40s45s50s52s回复时间60s75s80s85s手捂时间(第二次)45s49s54s56s回复时间55s70s74s81s手捂时间(第三次)48s55s60s63s回复时间50s65s70s75s结果表明，凝胶因子(vi)、(vii)和(viii)质量分数对光散射显示屏显示效果有一定的影响，在一定范围内，凝胶因子浓度越大，所需手捂时间越长，回复时间也越长，也就是保持图像信息的时间越长。同时，随着手捂次数的增加，要达到相同显示效果所需要的手捂时间越长，回复到初始状态需要的时间越短。实施例4：液晶物理凝胶质量组成：94.9wt％5cb液晶、4.5wt％4,4-二乙氧基偶氮苯及0.6wt％的凝胶因子a((i)：(ii)：(iii)质量比为1：1：1)。向1.000g5cb液晶中掺入0.047g4,4-二乙氧基偶氮苯及0.006g的凝胶因子a((i)：(ii)：(iii)质量比为1：1：1)，150℃油浴下充分混匀待其互溶，溶解完成后趁热将其引入到一个由载玻片制成的器件(同实施例1)，液晶层厚度(0.15mm)，然后再降至室温形成液晶凝胶(不脱去器件)，利用遮光片将器件分成两个部分，左边一半利用遮光片遮住，另一部分未用遮光片，通过365nm紫外光照射30min后，制得体温控制液晶光散射显示屏。显示屏初始状态左边呈淡黄色，右边呈橙色，且均不透明。手捂1min后，显示屏左边仍是不透明的淡黄色，右边呈现透明的橙色，透过显示屏可以看见位于显示屏对面的纸张信息。通过这种透明及不透明的对比可以调整信息的写入，来制备得到所需的体温控制光散射显示屏。5min后显示屏回到初始状态，再将显示屏放置于皮肤表面停留70s，仍可显示第一次手捂后的图像。6min后回到初始状态。如此循环10次，显示效果均佳。结果表明，本发明制备得到的光散射显示屏左右两边现象对比明显，可以成功地作为体温控制显示屏使用。实施例5：液晶物理凝胶质量组成：91wt％5cb液晶、8.5wt％4-二甲氨基偶氮苯及0.5wt％的凝胶因子((iv)、(v)、(vi)、(vii)或(viii)中的一种)。向1.000g5cb液晶中掺入0.093g4-二甲氨基偶氮苯及分别加入0.006g的凝胶因子(iv)、(v)、(vi)、(vii)或(viii)，150℃油浴下充分混匀待其互溶，溶解完成后趁热将其引入到一个由载玻片制成的器件(同实施例1)中，液晶层厚度(0.13mm)，然后再降至室温形成液晶凝胶体系(不脱去器件)，将一个“zjut”镂空模板放置于器件表面，利用365nm紫外光照射60min后，制得带有“zjut”字样的体温控制液晶光散射显示屏，对比5组显示屏的显示效果及可见光下稳定的时间，结果见表3。表3比较凝胶因子(iv)、(v)、(vi)、(vii)、(viii)对5cb液晶显示屏显示效果及可见光下稳定时间的影响结果表明，本发明分别利用凝胶因子(iv)、(v)、(vi)、(vii)、(viii)制备得到显示效果较好，可见光下稳定存在时间较长的体温控制液晶光散射显示屏。实施例6：液晶物理凝胶质量组成：90.3wt％5cb、4.5wt％4-二甲氨基偶氮苯、4.5wt％107紫外油性荧光粉以及0.7wt％的凝胶因子d。向1.000g5cb中掺入0.050g4-二甲氨基偶氮苯、0.050g107紫外油性荧光粉以及0.008g的凝胶因子d，150℃油浴下充分混匀待其互溶，溶解完成后趁热将其引入到一个由载玻片制成的器件(同实施例1)中，液晶层厚度(0.16mm)，然后再降至室温形成液晶凝胶体系(不脱去器件)，将一个“zjut”镂空模板放置于器件表面，利用365nm紫外光照射120min后，制得带有“zjut”字样的体温控制液晶荧光光散射显示屏，显示效果见表4。表4体温控制液晶荧光光散射显示屏显示效果次数12345678910手捂40s45s50s52s60s64s71s76s84s95s回复300s280s275s260s250s241s225s200s190s175s结果表明，本发明制备得到的体温控制液晶荧光光散射显示屏的显示效果随着显示屏使用次数的增加，为保持相同显示效果所需的手捂时间变长，回复时间变短，即可保持单次显示图像的时间变短。以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明的技术方案并不限于上述实施例，还可以有许多变化。本领域的普通技术人员从本发明公开的内容直接导出的变化，均应认为是本发明的保护范围。当前第1页12