本发明涉及光电材料技术领域,特别是涉及高透过率智能液晶调光膜及其制备方法。
背景技术:
智能调光膜是一种能够实现光线控制的电光功能性材料,上个世纪80年代末,智能调光膜技术由美国德克萨斯州肯特大学发明,并授权美国宝创公司商业化量。随后,韩国、日本等厂商于上世纪九十年代中期开始介入此领域,我国厂商于智能调光膜问世十几年后投入到该生产领域,但因有机合成工艺发展缓慢,液晶价格与高分子聚合物原料价格高,生产的智能调光膜产品价格昂贵,市场接受度低,发展缓慢,智能调光膜的应用主要集中在实验室研究与航天与军工上的应用。
近年液晶产业、光固化材料产业迅速发展,智能调光膜产品的制造成本逐渐的下降,并伴随着国民收入的提高,消费者在产品的性能最求上不仅要满足基本需求,更注重产品的智能化与环保型。智能调光膜因为具有可控透光率、节能环保被市场广泛的接受和应用,市场的需求量在逐年的增加,国内生产厂家数量逐渐增多。
申请号201510713822.9的发明公开了一种纳米掺杂智能调光膜的制备方法,利用水热法或溶剂热法合成法制备纳米金属氧化物颗粒晶体凝胶,该凝胶纳米颗粒具有较强的分散活性,混合于预聚物中,添加少量偶联剂,纳米颗粒与预聚物混合,利用搅拌超声波分散纳米颗粒,形成预聚物纳米溶胶,将预聚物纳米溶胶与丙烯酸酯、向列型液晶混合,加入间隔物,利用滚涂法涂覆在pet导电膜表面,在紫外光条件下引发光聚合制备电光特性优良的智能调光膜。本发明对聚合物基体进行纳米改性改变聚合物基体介电常数、折射率等参数,改善智能调光膜的电光性能,工作电压在30v,智能调光膜透光率在70%左右;同时利用水热或溶剂法合成纳米金属氧化物颗粒分散在聚合物基体,纳米颗粒分散活性好,不易团聚,保证纳米颗粒在聚合物基体内均匀分散。
申请号201510377679.0的发明公开了一种智能调光膜及其制备方法,包括两层透明导电ito薄膜层,以及设置于两层薄膜层之间的高分子-液晶混合功能层,所述高分子-液晶混合功能层由高分子中间体、液晶和促进剂制成。本发明的智能调光膜通过改进高分子液晶混合液的配比,结构更合理,使调光膜达到更优的使用效果,弥补了国产膜材的精密度问题造成的质量缺陷。经过实验性生产,本发明的智能调光膜的性能指标完全达到国内外同等产品的质量要求,并且因完全采用本国原产辅材,其成本能比采用进口辅材所生产的产品降低40%-50%;本发明的智能调光膜的制备方法适合于自动化更强、生产效率更高的生产线生产,使得智能调光膜国产化的目的得以实现。
申请号201610391093.4的发明提供一种智能调光膜及其制备与应用。所述智能调光膜的结构包括:衬底,在所述衬底上设有具有相变特性的氧化钒层;在所述氧化钒层的至少一侧复合有可提高所述氧化钒层的透光率的纳米硅层或硅合金层;所述衬底上设有至少一组氧化钒层与纳米硅层或硅合金层的复合层。本发明通过膜层结构的设计及膜层材料的选择,通过热处理使纳米硅层与氧化钒层复合或使硅合金层与氧化钒层,实现纳米硅或硅合金与氧化钒材料之间的相互扩散,达到提高可见光透过率及降低相变温度的目的。本发明具有简化工艺、降低成本、易操作等优势。
技术实现要素:
本发明所要解决的技术问题之一是提供一种高透过率智能液晶调光膜的制备方法。
所述高透过率智能液晶调光膜的制备方法包括以下步骤:
步骤s1:将聚氨酯丙烯酸酯、联苯液晶、间隔粒子、光引发剂、表面活性剂、季戊四醇酯充分搅拌均匀,得到混合液;
步骤s2:将混合液置于两片导电膜之间,辊压形成薄膜;
步骤s3:对薄膜进行第一步紫外光照射聚合;
步骤s4:接着在对薄膜施加电场的情况下,对薄膜进行第二步紫外光照射聚合,得到高透过率智能液晶调光膜。
进一步地,所述高透过率智能液晶调光膜的制备方法包括以下步骤:
步骤s1:将聚氨酯丙烯酸酯20~60重量份、联苯液晶30~70重量份、间隔粒子0.01~2重量份、光引发剂0.01~10重量份、表面活性剂0.5~3重量份、季戊四醇酯0.3~3重量份充分搅拌均匀,得到混合液;
步骤s2:将混合液置于两片导电膜之间,导电膜的导电层相对在里侧且面对面放置,通过涂布设备将混合液涂覆在导电膜中间,辊压形成薄膜;
步骤s3:对薄膜进行第一步紫外光照射聚合,紫外光强度为0.1~1mw/cm2,紫外光辐照时间10~60s,使得薄膜体系中的可聚合单体发生不完全聚合;
步骤s4:接着在对薄膜施加电场的情况下,电场频率0.01~10hz,施加电压大小100~200v,对薄膜进行第二步紫外光照射聚合,紫外光强度为0.1~1mw/cm2,紫外光辐照时间2~4分钟,使得剩余的可聚合单体完全聚合,得到高透过率智能液晶调光膜。
本发明中使用的联苯液晶,既可以使用市售的联苯液晶,也可以参考现有的专利或者文献制备得到。
在上述技术方案中,聚氨酯丙烯酸酯既可以使用现有技术中的聚氨酯丙烯酸酯,也可以采用超支化聚氨酯丙烯酸酯。
进一步地,所述聚氨酯丙烯酸酯为超支化聚氨酯丙烯酸酯,通过以超支化聚酯为中心核,首先采用马来酸酐对其部分端羟基进行亲水化改性,得到亲水改性物,再以异佛尔酮二异氰酸酯及丙烯酸羟乙酯的加成产物对其剩余的端羟基进行丙烯酸酯化改性得到。
进一步地,所述超支化聚氨酯丙烯酸酯的制备过程为:
(1)在氮气气氛下,加入异佛尔酮二异氰酸酯8~12g、丙烯酸羟乙酯4~6g以及二月桂酸二丁基锡0.05~0.08g于反应装置中混合均匀,加热至30~35℃,在30~35℃反应2~4小时,制备得到异佛尔酮二异氰酸酯及丙烯酸羟乙酯的加成产物;
(2)将超支化聚酯8~12g和马来酸酐4~5g溶于30~50ml四氢呋喃中,充分搅拌形成均一溶液;接着加入催化剂4-二甲氨基吡啶0.03~0.06g,加热至50~60℃,在50~60℃反应3~6小时,利用超支化聚酯的端羟基以及马来酸酐的酸酐基团之间的单酯化反应制备得到亲水改性物;
(3)将异佛尔酮二异氰酸酯及丙烯酸羟乙酯的加成产物添加到亲水改性物中,补加二月桂酸二丁基锡0.08~0.15g,加热至70~80℃,在70~80℃反应4~7小时,得到超支化聚氨酯丙烯酸酯。
在本发明的一些技术方案中,所述光引发剂为光引发剂1173。
在本发明的一些技术方案中,所述光引发剂为纳米纤维素晶体接枝光引发剂1173,制备过程为:向0.3~1g纳米纤维素晶体中加入20~40g无水丙酮,超声分散30~50分钟,得到纳米纤维素晶体均匀分散于丙酮中的分散液;在装有搅拌器、温度计以及冷凝管的反应装置中加入分散液、6~20g异佛尔酮二异氰酸酯,添加0.04~0.1g催化剂二月桂酸二丁基锡,加热至40~50℃,于40~50℃保温反应4小时;然后加入6~22g光引发剂1173,加热至60~70℃,在60~70℃反应4~7小时;反应结束后,离心分离,收集底部固体;将底部固体用丙酮洗涤,常温真空干燥,得到所述纳米纤维素晶体接枝光引发剂1173。
进一步地,所述表面活性剂为聚醚改性有机硅表面活性剂、糖苷基改性有机硅表面活性剂或者聚甘油改性有机硅表面活性剂。
进一步地,所述表面活性剂优选为聚甘油改性有机硅表面活性剂。
在本发明的一些技术方案中,所述聚甘油改性有机硅表面活性剂的制备过程为:
(1)称量150~180g八甲基环四硅氧烷、100~130g聚二甲基硅氢、15~18g六甲基二硅醚加入到反应装置中,在氮气保护下,搅拌10~30分钟,然后升温至40~45℃,加入3~6g质量分数98%的浓硫酸,随后充分搅拌反应30~60小时;停止反应后,加入碳酸氢钠用以中和过量的酸,最后在80~85℃真空干燥2~4小时,自然冷却到室温,过滤,取滤液,得到硅氢硅氧烷;
(2)称量80~120g烯丙基缩水甘油醚以及130~150g二聚甘油加入到反应釜中,在氮气保护下,搅拌10~20分钟,接着加入1.2~1.8g氢氧化钾并升温至90~92℃,搅拌反应1~3小时;自然冷却至室温,室温真空蒸馏除去水和低沸点物质,得到烯丙基聚甘油;
(3)事先将0.1~0.2mlkarstedt催化剂与30~35g硅氢硅氧烷充分混合,得到含催化剂的硅氢硅氧烷;在氮气保护下,向反应装置中加入130~160ml异丙醇,升温至80~90℃,同时加入含催化剂的硅氢硅氧烷与50~55g烯丙基聚甘油,继续于80~90℃反应2~3小时;反应停止后,自然冷却至室温,得到所述聚甘油改性有机硅表面活性剂。
进一步地,所述间隔粒子为中空介孔有机硅微球和/或空心玻璃微珠。优选地,所述间隔粒子为中空介孔有机硅微球和空心玻璃微珠以质量比1:1组成的混合物。
所述中空介孔有机硅微球的制备过程为:将300~600mg纳米二氧化硅分散在20~40ml去离子水中,超声30~50分钟,得到二氧化硅分散液;将1~2g十六烷基三甲基氯化铵、10~20μl三乙醇胺、40~60ml去离子水加入反应装置中,在常温搅拌1~1.5小时;随后加入纳米二氧化硅分散液,搅拌1~1.5小时;再加入0.3~1.2ml双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物,在70~80℃搅拌1~2小时后,离心分离,收集沉淀物;将沉淀物用无水乙醇洗涤,常温干燥;将干燥后的沉淀物以固液比1:(20~40)(g/ml)分散在摩尔浓度0.3~0.9mol/l的碳酸钠溶液中,在50~60℃搅拌1~2小时后,离心分离,收集底部沉淀;将底部沉淀用去离子水洗涤,接着用质量分数1~2%的氯化钠甲醇溶液洗涤,于40~50℃真空干燥,得到所述中空介孔有机硅微球。
进一步地,所述导电膜为纳米银导电膜、石墨烯导电膜、氧化铟锡膜、高分子导电膜中的一种。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种高透过率智能液晶调光膜。
本发明所述高透过率智能液晶调光膜使用上述任一项所述的高透过率智能液晶调光膜的制备方法加工而成。
本发明的创新之处在于:
1、将具有特殊结构和分子表面富集活性端基的超支化聚合物应用于固化调光膜体系中,通过对超支化聚酯的端羟基进行亲水改性和丙烯酸官能团改性,使其同时具有分散能力以及紫外固化能力,成膜后具有优良成膜性、附着力、适中的软硬度以及良好的稳定性。
2、本发明使用纳米纤维素接枝的光引发剂,将小分子光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮通过化学反应接枝到纳米纤维素表面,制备得到低迁移性、低毒性和挥发性的大分子光引发剂,光引发效率良好,另一方面纳米纤维素具有良好的机械性能,可以在固化聚氨酯丙烯酸酯中发挥增强剂的作用,而且与基体的相容性较好,提高了固化膜的力学性能和稳定性。
3、随着固化的进行,聚合物网络密度不断增大,网孔变小使液晶颗粒受到挤压使得它的尺寸变小,体系的粘度也显著增加进而限制相分离结构的发生,因而体系最终的相形态已基本定型,后续的辐照仅仅是对聚合物基体的进一步固化,形成的聚合物网络结构将有着均匀的空隙。本发明通过添加合适的活性剂,使得局部的聚合物凝胶化程度降低,有利于液体微晶的析出,形成较大的液滴,同时避免大部分聚集和析出,同时保证雾度和透过率。
本发明所述高透过率智能液晶调光膜关态时拥有较好的遮蔽性、较低的平行光光透过率及高雾度,开态时有较好视觉效果、较高的光透过率、较低的雾度,适合使用在高档酒店客房、博物馆、银行、会议室、商店橱窗等需要具备隐私保护性、空间通透性、安全防务性和光线调节性的场合。
具体实施方式
实施例中原料介绍如下:
实施例中导电膜为氧化铟锡膜。
实施例中紫外光的波长是365nm。
异佛尔酮二异氰酸酯,cas号:4098-71-9。
丙烯酸羟乙酯,cas号:818-61-1。
二月桂酸二丁基锡,cas号:77-58-7。
超支化聚酯参考专利申请号201410579643.6的实施例1制备得到。
马来酸酐,cas号:108-31-6。
4-二甲氨基吡啶,cas号:1122-58-3。
八甲基环四硅氧烷,cas号:556-67-2。
六甲基二硅醚,cas号:107-46-0。
烯丙基缩水甘油醚,cas号:106-92-3。
二聚甘油,cas号:59113-36-9。
karstedt催化剂,cas号:81032-58-8。
在本发明未作具体说明的情况下,真空干燥的绝对压强为0.06mpa。
实施例1
高透过率智能液晶调光膜的制备方法,包括以下步骤:
步骤s1:将聚氨酯丙烯酸酯30重量份、联苯液晶(具体使用参考专利申请号201010165461.6的实施例一制备得到的4’-烯丙氧基-4-全氟辛酰氧基-联苯)50重量份、空心玻璃微珠(厂家灵寿县百丰矿产品加工厂,粒度10μm,壁厚1μm)1.2重量份、光引发剂1173(化学名称2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮,cas号:7473-98-5)3重量份、聚醚改性有机硅表面活性剂(参考专利申请号201510054047.0的实施例一制备得到)1重量份、季戊四醇酯(cas号8050-10-0)0.9重量份,充分搅拌均匀,得到混合液;
步骤s2:将混合液置于两片导电膜之间,导电膜的导电层相对在里侧且面对面放置,通过手动滚轮涂布机将混合液涂覆在导电膜中间,辊压形成薄膜;
步骤s3:对薄膜进行第一步紫外光照射聚合,紫外光强度为0.1mw/cm2,紫外光辐照时间50s,使得薄膜体系中的可聚合单体发生不完全聚合;
步骤s4:接着在对薄膜施加电场的情况下,电场频率0.01hz,施加电压大小160v,对薄膜进行第二步紫外光照射聚合,紫外光强度为0.5mw/cm2,紫外光辐照时间3分钟,使得剩余的可聚合单体完全聚合,得到厚度20μm的高透过率智能液晶调光膜。
聚氨酯丙烯酸酯参考专利申请号201410830852.3的实施例一制备得到,具体制备方法为:
(1)向反应装置中加入异佛尔酮二异氰酸酯222g、二月桂酸二丁基锡1.69g和对羟基苯甲醚0.169g,开启搅拌,水浴控温,称量丙烯酸羟乙酯116g置于恒压滴液漏斗中开始滴加,控制滴加速度,反应温度30℃,滴加完成后保温120分钟,反应生成中间产物a待用;
(2)称取5-羟基-1,3-二氧六环-2-酮118g置于反应装置中,以2℃/分钟升温至50℃,滴加步骤(1)中间产物a,控制滴加速度为0.02g/s,水浴控温在50℃,滴定结束后恒温搅拌,升温至80℃反应60分钟后测定-nco含量,-nco含量为0反应结束,出料。
实施例2
高透过率智能液晶调光膜的制备方法,包括以下步骤:
步骤s1:将聚氨酯丙烯酸酯30重量份、联苯液晶(具体使用参考专利申请号201010165461.6的实施例一制备得到的4’-烯丙氧基-4-全氟辛酰氧基-联苯)50重量份、空心玻璃微珠(厂家灵寿县百丰矿产品加工厂,粒度10μm,壁厚1μm)1.2重量份、光引发剂1173(化学名称2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮,cas号:7473-98-5)3重量份、聚醚改性有机硅表面活性剂(参考专利申请号201510054047.0的实施例一制备得到)1重量份、季戊四醇酯(cas号8050-10-0)0.9重量份,充分搅拌均匀,得到混合液;
步骤s2:将混合液置于两片导电膜之间,导电膜的导电层相对在里侧且面对面放置,通过手动滚轮涂布机将混合液涂覆在导电膜中间,辊压形成薄膜;
步骤s3:对薄膜进行第一步紫外光照射聚合,紫外光强度为0.1mw/cm2,紫外光辐照时间50s,使得薄膜体系中的可聚合单体发生不完全聚合;
步骤s4:接着在对薄膜施加电场的情况下,电场频率0.01hz,施加电压大小160v,对薄膜进行第二步紫外光照射聚合,紫外光强度为0.5mw/cm2,紫外光辐照时间3分钟,使得剩余的可聚合单体完全聚合,得到厚度20μm的高透过率智能液晶调光膜。
所述聚氨酯丙烯酸酯为超支化聚氨酯丙烯酸酯,制备过程为:
(1)在氮气气氛下,加入异佛尔酮二异氰酸酯10.18g、丙烯酸羟乙酯5.32g以及二月桂酸二丁基锡0.075g于反应装置中混合均匀,以2℃/分钟加热至35℃,在35℃反应2.5小时,制备得到异佛尔酮二异氰酸酯及丙烯酸羟乙酯的加成产物;
(2)将超支化聚酯10g和马来酸酐4.49g溶于50ml四氢呋喃中,充分搅拌形成均一溶液;接着加入催化剂4-二甲氨基吡啶0.056g,以2℃/分钟加热至50℃,在50℃反应5小时,利用超支化聚酯的端羟基以及马来酸酐的酸酐基团之间的单酯化反应制备得到亲水改性物;
(3)将异佛尔酮二异氰酸酯及丙烯酸羟乙酯的加成产物通过滴液漏斗添加到亲水改性物中,滴加速度为0.1ml/min,补加二月桂酸二丁基锡0.1g,以2℃/分钟加热至70℃,在70℃反应5小时,得到超支化聚氨酯丙烯酸酯。
实施例3
高透过率智能液晶调光膜的制备方法,包括以下步骤:
步骤s1:将聚氨酯丙烯酸酯30重量份、联苯液晶(具体使用参考专利申请号201010165461.6的实施例一制备得到的4’-烯丙氧基-4-全氟辛酰氧基-联苯)50重量份、空心玻璃微珠(厂家灵寿县百丰矿产品加工厂,粒度10μm,壁厚1μm)1.2重量份、光引发剂3重量份、聚醚改性有机硅表面活性剂(参考专利申请号201510054047.0的实施例一制备得到)1重量份、季戊四醇酯(cas号8050-10-0)0.9重量份,充分搅拌均匀,得到混合液;
步骤s2:将混合液置于两片导电膜之间,导电膜的导电层相对在里侧且面对面放置,通过手动滚轮涂布机将混合液涂覆在导电膜中间,辊压形成薄膜;
步骤s3:对薄膜进行第一步紫外光照射聚合,紫外光强度为0.1mw/cm2,紫外光辐照时间50s,使得薄膜体系中的可聚合单体发生不完全聚合;
步骤s4:接着在对薄膜施加电场的情况下,电场频率0.01hz,施加电压大小160v,对薄膜进行第二步紫外光照射聚合,紫外光强度为0.5mw/cm2,紫外光辐照时间3分钟,使得剩余的可聚合单体完全聚合,得到厚度20μm的高透过率智能液晶调光膜。
所述聚氨酯丙烯酸酯为超支化聚氨酯丙烯酸酯,制备过程为同实施例2。
所述光引发剂为纳米纤维素晶体接枝光引发剂1173,制备过程为:向0.5g纳米纤维素晶体(厂家开翎新材料颗粒上海有限公司,宽度4~10nm,长度50~100nm)中加入30g无水丙酮,在超声功率300w、超声频率25khz的条件下超声分散30分钟,得到纳米纤维素晶体均匀分散于丙酮中的分散液;在装有搅拌器、温度计以及冷凝管的反应装置中加入分散液、10g异佛尔酮二异氰酸酯;添加0.06g催化剂二月桂酸二丁基锡,以2℃/分钟加热至50℃,于50℃保温反应4小时;然后加入11g光引发剂1173,以2℃/分钟加热至60℃,在60℃反应5小时;反应结束后,以4000转/分钟离心30分钟,收集底部固体;将底部固体用其重量50倍的丙酮洗涤,常温真空干燥,得到所述纳米纤维素晶体接枝光引发剂1173。
实施例4
高透过率智能液晶调光膜的制备方法,包括以下步骤:
步骤s1:将聚氨酯丙烯酸酯30重量份、联苯液晶(具体使用参考专利申请号201010165461.6的实施例一制备得到的4’-烯丙氧基-4-全氟辛酰氧基-联苯)50重量份、空心玻璃微珠(厂家灵寿县百丰矿产品加工厂,粒度10μm,壁厚1μm)1.2重量份、光引发剂3重量份、糖苷基改性有机硅表面活性剂(参考专利申请号201310746590.8的实施例二制备得到)1重量份、季戊四醇酯(cas号8050-10-0)0.9重量份,充分搅拌均匀,得到混合液;
步骤s2:将混合液置于两片导电膜之间,导电膜的导电层相对在里侧且面对面放置,通过手动滚轮涂布机将混合液涂覆在导电膜中间,辊压形成薄膜;
步骤s3:对薄膜进行第一步紫外光照射聚合,紫外光强度为0.1mw/cm2,紫外光辐照时间50s,使得薄膜体系中的可聚合单体发生不完全聚合;
步骤s4:接着在对薄膜施加电场的情况下,电场频率0.01hz,施加电压大小160v,对薄膜进行第二步紫外光照射聚合,紫外光强度为0.5mw/cm2,紫外光辐照时间3分钟,使得剩余的可聚合单体完全聚合,得到厚度20μm的高透过率智能液晶调光膜。
所述聚氨酯丙烯酸酯为超支化聚氨酯丙烯酸酯,制备过程同实施例2。
所述光引发剂为纳米纤维素晶体接枝光引发剂1173,制备过程同实施例3。
实施例5
高透过率智能液晶调光膜的制备方法,包括以下步骤:
步骤s1:将聚氨酯丙烯酸酯30重量份、联苯液晶(具体使用参考专利申请号201010165461.6的实施例一制备得到的4’-烯丙氧基-4-全氟辛酰氧基-联苯)50重量份、空心玻璃微珠(厂家灵寿县百丰矿产品加工厂,粒度10μm,壁厚1μm)1.2重量份、光引发剂3重量份、聚甘油改性有机硅表面活性剂1重量份、季戊四醇酯(cas号8050-10-0)0.9重量份,充分搅拌均匀,得到混合液;
步骤s2:将混合液置于两片导电膜之间,导电膜的导电层相对在里侧且面对面放置,通过手动滚轮涂布机将混合液涂覆在导电膜中间,辊压形成薄膜;
步骤s3:对薄膜进行第一步紫外光照射聚合,紫外光强度为0.1mw/cm2,紫外光辐照时间50s,使得薄膜体系中的可聚合单体发生不完全聚合;
步骤s4:接着在对薄膜施加电场的情况下,电场频率0.01hz,施加电压大小160v,对薄膜进行第二步紫外光照射聚合,紫外光强度为0.5mw/cm2,紫外光辐照时间3分钟,使得剩余的可聚合单体完全聚合,得到厚度20μm的高透过率智能液晶调光膜。
所述聚氨酯丙烯酸酯为超支化聚氨酯丙烯酸酯,制备过程同实施例2。
所述光引发剂为纳米纤维素晶体接枝光引发剂1173,制备过程同实施例3。
聚甘油改性有机硅表面活性剂的制备过程为:
(1)称量178g八甲基环四硅氧烷、120g聚二甲基硅氢(含氢硅油其中氢质量比为1.66wt%)、16.2g六甲基二硅醚加入到反应装置中,在氮气保护下,以300转/分钟搅拌30分钟,然后以2℃/分钟升温至45℃,加入4g质量分数98%的浓硫酸,随后充分搅拌反应50小时;停止反应后,加入碳酸氢钠用以中和过量的酸,最后在85℃真空干燥2小时,自然冷却到室温,使用200目滤布过滤,取滤液,得到硅氢硅氧烷;
(2)称量100g烯丙基缩水甘油醚以及140g二聚甘油加入到反应釜中,在氮气保护下,以300转/分钟搅拌15分钟,接着加入1.6g氢氧化钾并以2℃/分钟升温至92℃,搅拌反应3小时;自然冷却至室温,室温真空蒸馏除去水和低沸点物质,得到烯丙基聚甘油;
(3)事先将0.1mlkarstedt催化剂与31.5g硅氢硅氧烷充分混合,得到含催化剂的硅氢硅氧烷;在氮气保护下,向反应装置中加入145ml异丙醇,以2℃/分钟升温至85℃,同时加入含催化剂的硅氢硅氧烷与52g烯丙基聚甘油,继续于85℃反应3小时;反应停止后,自然冷却至室温,得到所述聚甘油改性有机硅表面活性剂。
实施例6
高透过率智能液晶调光膜的制备方法,包括以下步骤:
步骤s1:将聚氨酯丙烯酸酯30重量份、联苯液晶(具体使用参考专利申请号201010165461.6的实施例一制备得到的4’-烯丙氧基-4-全氟辛酰氧基-联苯)50重量份、中空介孔有机硅微球1.2重量份、光引发剂3重量份、聚甘油改性有机硅表面活性剂1重量份、季戊四醇酯(cas号8050-10-0)0.9重量份,充分搅拌均匀,得到混合液;
步骤s2:将混合液置于两片导电膜之间,导电膜的导电层相对在里侧且面对面放置,通过手动滚轮涂布机将混合液涂覆在导电膜中间,辊压形成薄膜;
步骤s3:对薄膜进行第一步紫外光照射聚合,紫外光强度为0.1mw/cm2,紫外光辐照时间50s,使得薄膜体系中的可聚合单体发生不完全聚合;
步骤s4:接着在对薄膜施加电场的情况下,电场频率0.01hz,施加电压大小160v,对薄膜进行第二步紫外光照射聚合,紫外光强度为0.5mw/cm2,紫外光辐照时间3分钟,使得剩余的可聚合单体完全聚合,得到厚度20μm的高透过率智能液晶调光膜。
所述聚氨酯丙烯酸酯为超支化聚氨酯丙烯酸酯,制备过程同实施例2。
所述光引发剂为纳米纤维素晶体接枝光引发剂1173,制备过程同实施例3。
所述中空介孔有机硅微球的制备过程为:将500mg纳米二氧化硅(厂家杭州万景新材料有限公司,粒径15~30nm)分散在30ml去离子水中,在超声功率300w、超声频率25khz的条件下超声30分钟,得到二氧化硅分散液;将1.1g十六烷基三甲基氯化铵(cas号:112-02-7)、18μl三乙醇胺(cas号:102-71-6)、45ml去离子水加入反应装置中,在常温搅拌1.5小时;随后加入纳米二氧化硅分散液,搅拌1.5小时;再加入0.9ml双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物(cas号:40372-72-3),在80℃搅拌1小时后,以4000转/分钟离心30分钟,收集沉淀物;将沉淀物用其重量50倍的无水乙醇洗涤,常温干燥12小时;将干燥后的沉淀物以固液比1:30(g/ml)分散在摩尔浓度0.3mol/l的碳酸钠溶液中,在50℃搅拌1小时后,以4000转/分钟离心30分钟,收集底部沉淀;将底部沉淀用其重量100倍的去离子水洗涤,接着用其重量20倍的质量分数1%的氯化钠甲醇溶液洗涤,于40℃真空干燥12小时,得到所述中空介孔有机硅微球。
实施例7
高透过率智能液晶调光膜的制备方法,包括以下步骤:
步骤s1:将聚氨酯丙烯酸酯30重量份、联苯液晶(具体使用参考专利申请号201010165461.6的实施例一制备得到的4’-烯丙氧基-4-全氟辛酰氧基-联苯)50重量份、空心玻璃微珠(厂家灵寿县百丰矿产品加工厂,粒度10μm,壁厚1μm)0.6重量份、中空介孔有机硅微球(制备同实施例6)0.6重量份、光引发剂3重量份、聚甘油改性有机硅表面活性剂1重量份、季戊四醇酯(cas号8050-10-0)0.9重量份,充分搅拌均匀,得到混合液;
步骤s2:将混合液置于两片导电膜之间,导电膜的导电层相对在里侧且面对面放置,通过手动滚轮涂布机将混合液涂覆在导电膜中间,辊压形成薄膜;
步骤s3:对薄膜进行第一步紫外光照射聚合,紫外光强度为0.1mw/cm2,紫外光辐照时间50s,使得薄膜体系中的可聚合单体发生不完全聚合;
步骤s4:接着在对薄膜施加电场的情况下,电场频率0.01hz,施加电压大小160v,对薄膜进行第二步紫外光照射聚合,紫外光强度为0.5mw/cm2,紫外光辐照时间3分钟,使得剩余的可聚合单体完全聚合,得到厚度20μm的高透过率智能液晶调光膜。
所述聚氨酯丙烯酸酯为超支化聚氨酯丙烯酸酯,制备过程同实施例2。
所述光引发剂为纳米纤维素晶体接枝光引发剂1173,制备过程同实施例3。
测试例1
对实施例1~7高透过率智能液晶调光膜进行平行光透过率仪测试:用平行光透过率仪(drtc-81)测试在加持不同电压下高透过率智能液晶调光膜的平行光透过率数据。
具体测试结果见表1。
表1高透过率智能液晶调光膜可见光透过率测试表%
测试例2
对实施例1~7高透过率智能液晶调光膜进行浊度测试:用浊度计(coh400)测试在加持不同电压的雾度数据。
具体测试结果见表2。
表2高透过率智能液晶调光膜雾度测试表%
从上述数据可以发现,实施例3~5对表面活性剂进行筛选,当实施例5使用聚甘油改性有机硅表面活性剂时,调光膜的开态透过率明显增加,推测是由于表面活性剂的加入影响聚合物凝胶化程度和分散程度。聚甘油改性有机硅表面活性剂和聚醚改性有机硅表面活性剂等其他表面活性剂相比,在直链的硅氧烷骨架上连接亲水性的聚甘油链,具有更低的临界胶束浓度和更低的表面张力,避免液晶大部分聚集和析出,因此能够保证关态遮蔽性和开态视效果的同时,提高调光膜的开态透过率。
测试例3
将实施例1~7中步骤1得到的混合液涂布于经无水乙醇、丙酮擦拭洁净的马口铁片(5cm×12cm)和无机玻璃片(0.3cm×9cm×12cm)基材上,经过50℃真空干燥脱水后,用箱式紫外光固化机进行紫外固化,紫外光强度300mw/cm2,固化时间30s,得到紫外固化膜,并对紫外固化膜的性能进行机械测试:
(1)摆杆硬度:以无机玻璃为基材,用摆杆式漆膜硬度计,按照gb1730-2007测试;
(2)冲击强度:以马口铁为基材,用漆膜冲击器,按照gb1732-1993测试;
(3)柔韧性:以马口铁为基材,用圆柱型弯曲试验仪,按照gb6742-2007测试;
(4)附着力:以马口铁为基材,用漆膜划格仪,按照gb1720-1988测试。
(5)力学性能:以马口铁为基材,按照gb/t528-92测试,拉伸速率50mm/min。
具体测试结果见表3。
表3高透过率智能液晶调光膜机械性能测试表%
从表3可以看出,在实施例2中使用超支化聚氨酯丙烯酸酯替换常规的聚氨酯丙烯酸酯,固化膜具有更加优异的力学性能,兼顾了柔韧性和硬度,解决了常规的固化膜交联密度不足,力学性能欠佳的问题。推测其原因可能是在聚氨酯丙烯酸酯结构中引入碳碳双键和亲水基团,而且将亲水基团引入在软段上,软段的活动自由度比较大,利于亲水基团分布在粒子表面,获得的分散体粒径相对较小,分散性能比较好。实施例3使用纳米纤维素接枝的光引发剂,将小分子光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮通过化学反应接枝到纳米纤维素表面,制备得到低迁移性、低毒性和挥发性的大分子光引发剂,光引发效率良好,另一方面纳米纤维素具有良好的机械性能,可以在固化聚氨酯丙烯酸酯中发挥增强剂的作用,而且与基体的相容性较好,提高了固化膜的力学性能和稳定性。
应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为了清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。