專利名稱：環(huán)氧樹脂紫外光致陽離子聚合制備聚合物分散液晶的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液晶應(yīng)用 技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種基于環(huán)氧樹脂的聚合物分散液晶(PDLC)薄膜材料的紫外光引發(fā)陽離子聚合誘導(dǎo)相分離的制備方法，制備的薄膜材料可以廣泛應(yīng)用于液晶顯示、智能玻璃及其相關(guān)領(lǐng)域的研究中。
背景技術(shù)：
聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal，以下簡稱PDLC)是有雙折射性質(zhì)的液晶微滴均勻分散于連續(xù)的聚合物基體中形成的復(fù)合材料。當(dāng)不對(duì)PDLC膜施加電場(chǎng)時(shí)，液晶微滴的指向矢隨機(jī)分布，由于光通過液晶微滴的有效折射率與通過聚合物基體的折射率不匹配，光線在液晶與聚合物的界面上發(fā)生多次反射和折射，PDLC膜強(qiáng)烈散射入射光且呈乳白色的不透明態(tài)。當(dāng)給PDLC膜施加足夠的電場(chǎng)時(shí)，液晶微滴的指向矢沿電場(chǎng)方向排列，如果選用的液晶的尋常光的光折射率與聚合物的折射率匹配，光線直接透過 PDLC膜，而呈現(xiàn)透明態(tài)。由于其獨(dú)特的光電性能和不需要偏振片、不需要取向處理、制作簡單、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此有著廣泛的應(yīng)用前景。目前，PDLC材料已經(jīng)在光電器件方面得到了廣泛的應(yīng)用，諸如電控智能玻璃、大面積柔性顯示、液晶光柵和衍射光學(xué)等方面。PDLC薄膜制備中最為重要的環(huán)節(jié)是如何保證PDLC薄膜具有優(yōu)良的電光性能和良好的穩(wěn)定性。目前，國內(nèi)外對(duì)PDLC薄膜的研究主要著眼于降低PDLC薄膜的驅(qū)動(dòng)電壓，縮短 PDLC薄膜的響應(yīng)時(shí)間，提高其對(duì)比度以及穩(wěn)定性。PDLC薄膜的電光性能與聚合物高分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，因此在保證PDLC薄膜具有優(yōu)良的性能，不同的光可聚合單體的選擇以及混配比例，顯得尤為重要。到目前為止，制備PDLC材料主要有兩類方法環(huán)氧樹脂熱聚合誘導(dǎo)液晶相分離法和紫外光致丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯自由基聚合誘導(dǎo)液晶相分離法。然而，上述的兩種方法仍存在著一些亟需解決的問題。對(duì)于紫外光致自由基聚合體系，雖然丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯單體聚合速度快、 容易改性以得到具有所需性能的聚合單體，而且在市場(chǎng)上也有眾多的自由基光引發(fā)劑可以利用，但是這些丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯單體有相對(duì)易揮發(fā)、氣味難聞、相對(duì)毒性大和價(jià)格高等缺點(diǎn)。另外，光致自由基聚合對(duì)分子氧特別敏感，容易發(fā)生氧阻聚，更重要的是該體系聚合物基體和ITO塑料薄膜之間粘結(jié)力不夠緊密，從而容易導(dǎo)致ITO塑料薄膜脫落。這些都給大規(guī)模的PDLC膜生產(chǎn)帶來了很大的困難，不僅降低了產(chǎn)品的性能質(zhì)量，還嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益。眾所周知，環(huán)氧樹脂有易加工、相對(duì)低的成本、毒性小、聚合收縮小、好的粘結(jié)性能和耐化學(xué)腐蝕性能，因此環(huán)氧樹脂熱聚合法制備PDLC膜也得到了廣泛的應(yīng)用。雖然環(huán)氧樹脂熱聚合法制備PDLC膜能克服光致自由基聚合體系的粘結(jié)力不足的問題，但是由于其聚合溫度過高和聚合時(shí)間長造成了生產(chǎn)能耗的上升，大大提高了產(chǎn)品成本和制約了其大規(guī)模生產(chǎn)。而且受生產(chǎn)設(shè)備制約所生產(chǎn)的產(chǎn)品尺寸有限，造成后續(xù)使用的困難。這些缺點(diǎn)都嚴(yán)重制約了環(huán)氧樹脂熱聚合法制備PDLC膜更廣泛的使用。正因如此，尋找一種能夠替代上述兩種方法的制備PDLC薄膜材料的方法成為必要，紫外光致環(huán)氧樹脂陽離子聚合由于對(duì)氧分子不敏感性、后期暗聚合、低的收縮率、好的粘結(jié)性能、好的耐化學(xué)腐蝕性能和相對(duì)較快的聚合速度成為研究者們關(guān)注的焦點(diǎn)。陽離子光引發(fā)劑(如二芳基碘鐺鹽和三芳基硫鐺鹽)是一種非常重要的光引發(fā)齊U，其在紫外光輻照下光活化到激發(fā)態(tài)，分子發(fā)生系列分解反應(yīng)，最終產(chǎn)生超強(qiáng)質(zhì)子酸(也叫布朗斯特酸)。三芳基硫鐺鹽的光分解反應(yīng)方程式如下所示
權(quán)利要求
1.一種環(huán)氧樹脂紫外光致陽離子聚合制備聚合物分散液晶的方法，其特征在于，具體包括以下步驟將紫外光可聚合環(huán)氧單體和與所述紫外光可聚合環(huán)氧單體折射率匹配向列相液晶按質(zhì)量比3:2 3:7之間混合均勻，加入占總質(zhì)量2. Owt% 10. 0wt%的陽離子光引發(fā)劑和占總質(zhì)量1. 0wt% 10. 0wt%的玻璃微珠后混合均勻，涂覆于兩層透明氧化銦錫導(dǎo)電塑料薄膜之間，用輥擠壓成薄膜，將所述被薄膜在溫度20°C 60°C，用波長為365nm的紫外光對(duì)薄膜進(jìn)行輻照10. 0 30. 0分鐘，固化形成PDLC薄膜材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧樹脂紫外光致陽離子聚合制備聚合物分散液晶的方法， 其特征在于，所述紫外光可聚合環(huán)氧單體為含有縮水甘油類環(huán)氧的一種或幾種混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧樹脂紫外光致陽離子聚合制備聚合物分散液晶的方法， 其特征在于，所述紫外光可聚合環(huán)氧單體的活性官能團(tuán)的數(shù)量為1 4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧樹脂紫外光致陽離子聚合制備聚合物分散液晶的方法， 其特征在于，所述紫外光可聚合環(huán)氧單體的分子鏈中含有剛性鏈或柔性鏈基團(tuán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧樹脂紫外光致陽離子聚合制備聚合物分散液晶的方法， 其特征在于，所述玻璃微珠的直徑為5 μ m 20 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧樹脂紫外光致陽離子聚合制備聚合物分散液晶的方法， 其特征在于，所述紫外光光致陽離子引發(fā)劑為二芳基碘鐺鹽、三芳基硫鐺鹽或鐵芳烴鹽。
全文摘要
本發(fā)明屬于液晶應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種紫外光陽離子聚合制備基于環(huán)氧樹脂的聚合物分散液晶(PDLC)薄膜材料的方法。其特征是將紫外光可聚合環(huán)氧單體和向列相液晶按一定的質(zhì)量比混合均勻，然后加入占一定質(zhì)量的陽離子光引發(fā)劑和玻璃微珠后混合均勻，涂覆于兩層透明氧化銦錫(ITO)導(dǎo)電塑料薄膜之間，用輥擠壓成不同厚度的膜，在溫度20℃～60℃下用365nm的紫外光對(duì)薄膜進(jìn)行光輻照10.0～30.0分鐘，固化形成PDLC薄膜材料。其優(yōu)點(diǎn)在于通過紫外光可聚合環(huán)氧單體的聚合交聯(lián)反應(yīng)，能增強(qiáng)制成的PDLC薄膜的聚合物網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和提高高分子網(wǎng)絡(luò)與氧化銦錫(ITO)膜之間的結(jié)合力，同時(shí)改善制成的PDLC薄膜的電光性能，使其有較快的響應(yīng)時(shí)間和較大的對(duì)比度。
文檔編號(hào)C09K19/52GK102220139SQ20111010058
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月21日
發(fā)明者劉芳, 宋平, 張婷婷, 張翠紅, 曹暉, 楊槐, 王菲菲 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)