一种应变调光窗的构造和应用
【技术领域】
[0001]本发明技术方案涉及一种应变调光窗的构造和应用，是属于高分子功能材料一特种胶粘剂和液晶器件物理学科交叉成果在建筑装修新材料一特种功能玻璃上应用的技术领域。
【背景技术】
[0002]调光玻璃是玻璃的颜色或透光率可随外场调节的特种功能玻璃，有电致变色、电控调光、温致变色、光致变色等工作原理，而本发明应用的是应变调光原理。聚合物分散液晶(PDLC)是聚合物与液晶复合体系，基于roLC的电控调光膜当前已经是获得广泛应用的调光玻璃产品。实用新型CN201850952U提出了内置百叶窗帘的中空玻璃医疗观察窗设计方案，实用新型CN203081246U提出了防盗门观察窗的设计方案。我们在对聚合物分散液晶研究中发现，施加应力对聚合物的聚合以及液晶分子排列状态有影响，即有应力诱导液晶取向作用，这个研究领域称为应变液晶(SLC)。在前期本发明人已经包干获得和公开了应变调光玻璃方面很多发明专利(ZL200810154177.1、ZL200910070975.0、ZL201210324128.4、ZL201210324127.X、ZL201310013345.6、ZL201310135804.8)，在这些工作基础上进一步的产品研制和产业化过程中实验新发现了弯曲效应，产生了本发明的灵感。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是:一种应变调光窗，例如应用在精神卫生康复中心，病房门上有竖长条形玻璃窗，朝室内一面是安全透明钢化玻璃，朝室外走廊一面是本发明应变调光玻璃，调光玻璃与钢化玻璃之间上下两端夹有隔垫，使两种玻璃之间留有数毫米间隙，应变调光窗与钢化玻璃形成中空玻璃。平常调光窗处于散射雾态，起到保护病房内患者隐私作用。医护人员从室外用手轻按调光玻璃中间，玻璃发生微小弯曲，玻璃局部就有从散射雾态变成半透明态的变化，起到方便查看监护作用。
[0004]本发明解决该技术问题所采用的技术方案是:应变调光窗的构造是由两片浮法玻璃和中间夹层聚合物分散液晶薄膜构成的夹胶玻璃制品。本发明使用的聚合物分散液晶材料由紫外光固化预聚物与向列相液晶材料混合而成，预聚物与向列相液晶材料以大约
3: 2的质量比组成。所述预聚物是由25?30%的烷氧基壬苯基丙烯酸酯、65?70%的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、3?5%的光引发剂1173组成，预聚物固化后折射率可以大致为np?1.5。所述向列相液晶材料的寻常光折射率大致为η。?1.5，非常光折射率大致为ne?1.7，双折射率差为Λη?0.2以上。本发明应变调光窗所用相分离技术采用紫外光固化相分离技术，其中聚合物分散液晶薄膜的构成还包括直径为10?30 μ m的衬垫材料塑料微球，其用量以玻璃制品面积计算小于10粒/cm2。其中所述浮法玻璃，单片玻璃厚度为2 ?3mm0
[0005]本发明的有益效果:所述应变调光窗在常态下呈散射雾态，液晶微滴为球形微滴，液晶分子无一致取向，液晶微滴的光学性质既不是各向同性普通液体，也不是各向异性单轴晶体，光束在液晶微滴中不沿直线传播，在液晶与聚合物界面处又因折射率突变而发生反射和折射，因此发生强烈光散射。当对聚合物分散液晶层施加按压应力时，玻璃发生弯曲形变，液晶微滴中液晶分子沿某些方向大致倾斜取向，因此液晶微滴表现为各向异性单轴晶体的性质，而选择聚合物折射率np与液晶寻常光折射率&相等，当对聚合物分散液晶层施加按压应力时，液晶微滴形状从圆球形变成倾斜长椭球形状，液晶分子沿倾斜方向大致取向，液晶微滴也可以看作是各向异性单轴晶体，沿平行倾斜方向折射率是和聚合物折射率np不相等且相差较大，沿垂直倾斜方向是折射率I与聚合物折射率np相等。但是入射自然光可以分解成沿倾斜方向和垂直倾斜方向两个分量，于是平行倾斜方向的一半光散射，沿垂直倾斜方向的一半光透射，这时调光玻璃就具有散射偏光玻璃功能。这种弯曲效应具有奇特的视角特性，液晶微滴倾斜方向关于按压点对称分布，造成各处透光率大不相同，顺着倾斜方向观察透光率比较高，有透光率超过50 %的位置，但按压位置处十分散射。如果透过吸收偏光片检查可发现，发生弯曲的顶点无透光轴，两翼有透光轴，透光轴方向垂直于弯曲方向。
[0006]本发明的应变调光窗制作中经过优化，性能指标可以达到按压前雾态雾度90%以上，按压后发生弯曲效应半透明态透光率局部高达40%以上，观看清晰度可以与佩戴墨镜相比拟。本发明所采用的玻璃厚度在2?3_之间，既保障玻璃有足够的强度，又允许玻璃产生一定的弯曲，试验表明，弯曲量在弧长lm情况下，弧高5mm，就能发现足以获得明显的透光率变化。
[0007]本发明应变调光窗与现有钢化玻璃夹电控调光膜产品相比，具有新特征:现有电控调光膜制造技术要求高，电控调光膜生产线投资巨大(数千万元)，生产成本高，产品价格昂贵，产品适用于较大面积超豪华装修领域。本发明应变调光窗与发明者自己前期申报的几项调光玻璃专利比较，压光效应调光玻璃制作大面积制品时，中间不撒布衬垫料就很难制作出厚度均匀的制品；剪切效应调光玻璃面积越大，需要玻璃越厚，施加剪切应力也越难，而弯曲效应则解决了大面积样品制作与应用实际问题。本发明产业化投资小(无需洁净车间，设备只是数千元的紫外光灯曝光台)，工艺简单，产品成本低(原材料成本低于每平米200元)，安装方便，应用广泛。
[0008]本发明尚有不足之处，受原理限制，应变调光窗不适合用钢化玻璃和厚玻璃制作，原因是这样玻璃很硬，按压不出弯曲效应。正因如此，为安全起见，需要与钢化玻璃搭配组成中空玻璃结构，还需要在应变调光玻璃上包覆安全防爆膜。
[0009]本发明也有扩展丰富品种空间，在液晶胶中加入油溶性彩色染料，可制备出有色应变调光玻璃窗，实现从有色雾态向有色半透明态变化的效果。此外在加工时，采用打字胶片遮光和二次曝光技术，能在玻璃窗上加工出文字和简单图案(如“安静”、竹叶等)
【附图说明】
[0010]下面将结合附图和实施例对本发明做进一步解释。
[0011]图1本发明应变调光窗构造示意图，101—安全防爆膜，102—前浮法玻璃，103——聚合物分散液晶层，104——后浮法玻璃，105——间隙，106——安