一种低驱动电压的电控调光膜及其制备方法

本申请属于功能性液晶材料制备，具体涉及一种低驱动电压的电控调光膜及其制备方法。

背景技术：

1、聚合物分散液晶(pdlc)薄膜是一种电控液晶调光膜，具有灵敏度高、响应时间快、制备过程简便等优点。在pdlc膜中，液晶以微滴形式均匀地分散在高分子基体中，在不施加电场的情况下，液晶分子的指向矢是无规分布的，由于液晶分子和高分子基体折射率的不匹配，pdlc膜呈现光散射状态；施加电场后，液晶分子的指向矢沿着电场方向统一取向，此时液晶微滴的折射率与高分子基体的折射率相匹配，pdlc膜呈现透明态。

2、pdlc膜在外加电压时，液晶分子的指向矢沿着电场方向统一取向，需要克服其与高分子基体之间的阻力。现有的pdlc膜，为了获取高的粘结强度，高分子基体的含量通常较高，然而由于高分子基体的含量高，液晶和高分子基体之间的阻力大，导致pdlc膜的工作电压过高，使用电压一般在50～85v左右。

3、公告号为cn 110256810 b的专利申请公开了一种低驱动电压的电控液晶调光膜，将聚合物分散液晶与聚合物稳定液晶相结合，通过在热聚合pdlc体系中加入了液晶性紫外光可聚合单体，然后对混合体系先进行热聚合，再对导电薄膜施加电场，使液晶分子处于垂直取向状态，并利用紫外光照射薄膜引发液晶性光聚合单体进行聚合，在液晶微滴中形成类似于pslc体系的垂直取向高分子网络，构筑出pd&slc共存结构，来降低电控液晶调光膜的驱动电压。然而，上述低驱动电压的电控液晶调光膜的原料种类多，且需经过两次聚合反应，制备工艺复杂。

技术实现思路

1、本申请公开一种低驱动电压的电控调光膜，制备工艺简单，通过丙烯酸酯可聚合单体和卤代丙烯酸酯可聚合单体构建高分子基体，高分子基体中网络结构均匀、空隙少；聚合过程中液晶材料在高分子基体中生成尺寸均匀的大尺寸液晶微滴，且液晶微滴在高分子基体中分布均匀，降低了液晶微滴在高分子基体中发生转向时的阻力，进而降低了电控调光膜的驱动电压。

2、为了达到上述目的，本申请采用以下技术方案予以实现。

3、本申请提供一种低驱动电压的电控调光膜，其原料包括：

4、丙烯酸酯可聚合单体；

5、卤代丙烯酸酯可聚合单体；

6、液晶材料；

7、玻璃微珠；

8、光引发剂；

9、其中，所述卤代丙烯酸酯可聚合单体与所述丙烯酸酯可聚合单体的质量比为(0.13～0.39):1。

10、在一些实施方案中，其原料包括：

11、丙烯酸酯可聚合单体和卤代丙烯酸酯可聚合单体共25.0～40.0份，液晶材料60.0～75.0份，光引发剂0.5～3份，玻璃微珠0～1.0份。

12、在一些实施方案中，所述液晶材料为向列相液晶材料；

13、所述向列相液晶材料的双折射率＞0.10，结晶点＜-40℃，清亮点＜200℃，粘度＜120mpa·s，介电各向异性＞5。

14、优选的，所述丙烯酸聚合物单体的卤代物在紫外光可聚合单体中的质量百分比为12-28wt％。

15、在一些实施方案中，所述丙烯酸酯可聚合单体为丙烯酸-2-甲氧乙基酯、丙烯酸烯丙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸异冰片酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,5-戊二醇二丙烯酸酯中的至少一种。

16、在一些实施方案中，所述卤代丙烯酸酯可聚合单体为α氯丙烯酸甲酯、α溴丙烯酸甲酯、α氟丙烯酸甲酯、α氯丙烯酸乙酯、α氟丙烯酸乙酯、α溴丙烯酸乙酯中的至少一种。

17、在一些实施方案中，所述光引发剂为安息香丁醚、安息香双甲醚、安息香乙醚、二苯基乙酮、二苯甲酮中的至少一种。

18、在一些实施方案中，所述玻璃微珠直径为5.5μm～20μm。

19、本申请的另一方面，提供上述低驱动电压的电控调光膜的制备方法，包括以下步骤：

20、将液晶材料、丙烯酸酯可聚合单体和卤代丙烯酸酯可聚合单体混合均匀，再加入引发剂和玻璃微珠混合得到均匀的混合液；

21、将所述混合液转移至透明的液晶成型模具中，经紫外光辐照固化，得到低驱动电压的电控调光膜。

22、在一些实施方案中，所述液晶成型模具由导电玻璃或导电塑料薄膜制成。

23、在一些实施方案中，所述紫外光辐照固化中，紫外光强度为2mw/cm2～20mw/cm2，紫外光固化时间120s～1200s。

24、与现有技术相比，本申请的有益效果为：

25、本申请通过丙烯酸酯可聚合单体、卤代丙烯酸酯可聚合单体和液晶材料经紫外光聚合制备电控调光膜，其中丙烯酸酯可聚合单体、卤代丙烯酸酯可聚合单体经聚合反应构建高分子基体，由于卤素原子有较大体积，使待聚合双键有更大空间位阻，减缓了聚合反应进度，从而减慢了聚合反应中的相分离过程，一方面使电控调光膜中高分子基体的网络结构变的均匀，空隙减少，使得液晶微滴在高分子基体的网络结构中均匀分布；另一方面，高分子基体的网络结构中网孔尺寸增大，且网孔的尺寸一致，生成了尺寸更大的液晶微滴，且液晶微滴均一性好，使得液晶微滴易于发生转向。本申请的电控调光膜的特殊结构，使得液晶微滴在高分子基体中发生转向的阻力大幅降低，进而使电控调光膜的驱动电压降低，同时对比度高。

26、本申请的制备方法简单可操作，反应温和可控，固化时间短，利于规模化的工业化生产。

技术特征：

1.一种低驱动电压的电控调光膜，其特征在于，其原料包括：

2.根据权利要求1所述的低驱动电压的电控调光膜，其特征在于，其原料包括：

3.根据权利要求1或2所述的低驱动电压的电控调光膜，其特征在于，所述液晶材料为向列相液晶材料；

4.根据权利要求2所述的低驱动电压的电控调光膜，其特征在于，所述丙烯酸酯可聚合单体为丙烯酸-2-甲氧乙基酯、丙烯酸烯丙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸异冰片酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,5-戊二醇二丙烯酸酯中的至少一种。

5.根据权利要求2所述的低驱动电压的电控调光膜，其特征在于，所述卤代丙烯酸酯可聚合单体为α氯丙烯酸甲酯、α溴丙烯酸甲酯、α氟丙烯酸甲酯、α氯丙烯酸乙酯、α氟丙烯酸乙酯、α溴丙烯酸乙酯中的至少一种。

6.根据权利要求2所述的低驱动电压的电控调光膜，其特征在于，所述光引发剂为安息香丁醚、安息香双甲醚、安息香乙醚、二苯基乙酮、二苯甲酮中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的低驱动电压的电控调光膜，其特征在于，所述玻璃微珠直径为5.5μm～20μm。

8.权利要求1-7任一项所述的低驱动电压的电控调光膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述液晶成型模具由导电玻璃或导电塑料薄膜制成。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述紫外光辐照固化中，紫外光强度为2mw/cm2～20mw/cm2，紫外光固化时间120s～1200s。

技术总结
本申请属于功能性液晶材料制备技术领域，公开了一种低驱动电压的电控调光膜及其制备方法。其原料包括：丙烯酸酯可聚合单体、卤代丙烯酸酯可聚合单体、液晶材料、玻璃微珠和光引发剂；其中，所述卤代丙烯酸酯可聚合单体与所述丙烯酸酯可聚合单体的质量比为(0.13～0.39):1。本申请中丙烯酸酯可聚合单体、卤代丙烯酸酯可聚合单体经聚合反应构建高分子基体，使待聚合双键有更大空间位阻，减慢了聚合反应中的相分离过程，高分子基体的网络结构变的均匀，空隙减少，液晶微滴在高分子基体的网络结构中均匀分布；同时高分子基体的网络结构中网孔尺寸增大，且网孔的尺寸一致，生成了尺寸更大的液晶微滴。本申请的电控调光膜的驱动电压降低，对比度高，制备方法简单。

技术研发人员：杨槐,何贤,于美娜,胡湧川,张作为,陈超,高延子,邹呈,王茜
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15