一种光谱选择反射液晶薄膜及其制备方法与流程

本发明涉及一种光谱选择反射液晶薄膜及其制备方法，属于光学薄膜材料技术领域。

背景技术：

液晶是介于各相同性的液体和有一定排序的晶体之间的一种取向有序而位置无序的一种特殊的流体，所以，液晶既保留了液体的流动性，同时又具有晶体的双折射等各相异性特征。这种特征特殊的结构让其有了晶体各向异性，如光学、介电以及介磁各相异性等特点。液晶分子依靠端基的作用彼此平行排列成层状结构，在每个平面层内分子长轴平行排列，层与层之间分子长轴逐渐偏转，形成螺旋状。由于层与层之间的相对自由，使得胆甾相液晶的螺距极易随外场如温度、电场、磁场、压力、声波、化学环境和各种辐射场的改变而变化。胆甾相液晶只限于具有光学活性的液晶物质中才会出现，其中大多数为胆甾醇的衍生物。胆甾相液晶因其具有螺旋结构的一维有序性及对光的选择反射特性、旋光性和圆二向色性，因而被称作一维光子晶体。其中，胆甾相液晶的螺距p极易受外界环境的改变而改变，例如实现通过改变液晶比例来改变螺距p，这一特性使得胆甾相液晶可以开发成一定光谱选择性的光学器件。面对目前市场的反馈需求，对于改变液晶比例来改变螺距p的方式在现有情况下，并没有涉及，因此，开发和应用胆甾相液晶材料是一个具有广大前景的课题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于：提供一种光谱选择反射液晶薄膜及其制备方法，它解决了如何通过液晶比例的改变实现螺距的改变，从而实现液晶薄膜对光谱的选择性的问题。

本发明所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：

一种光谱选择反射液晶薄膜，它包括胆甾相液晶、改性丙烯酸树脂、有机溶剂，且所述改性丙烯酸树脂的质量是胆甾相液晶质量的2～5倍，有机溶剂的质量是胆甾相液晶质量的5～10倍，所述胆甾相液晶包含由以下原料：

手性液晶分子a3.5%～9.5%、向列相液晶分子b10%～15%、向列相液晶分子c12.5%～25%、向列相液晶分子d20%～40%、向列相液晶分子e30%～50%；

所述手性液晶分子a的结构式如下：

，

所述的向列相液晶分子b的结构式为：

，

所述的向列相液晶分子c的结构式为：

，

所述的向列相液晶分子d的结构式为：

，

所述的向列相液晶分子e的结构式为：

。

作为优选实例，所述改性丙烯酸树脂为氨基改性丙烯酸类热固化树脂、环氧改性丙烯酸类热固化树脂、聚氨酯改性丙烯酸类热固化树脂中的一种。

进一步优选地，所述改性丙烯酸类树脂为环氧改性丙烯酸类热固化树脂。

作为优选实例，所述的有机溶剂为乙二醇单丁醚、碳酸二甲酯、乙酸乙酯、醋酸丁酯、丙酮、丁酮、异佛尔酮中的几种。

进一步优选地，所述有机溶剂为质量比4:2:4的碳酸二甲酯：醋酸丁酯：异佛尔酮的复合溶剂。

一种光谱选择反射液晶薄膜的制备方法，包括以下步骤：

s1、配制热固化涂料：将手性液晶分子a、向列相液晶分子b、向列相液晶分子c、向列相液晶分子d、向列相液晶分子e按照一定的比例添加到一定质量改性丙烯酸树脂与溶剂组成的混合液中，充分搅拌，直至液晶分子完全溶解，整个体系变为具有一定的粘度且为浅黄色，然后密封保存，待成膜；

s2、热固化：将上述配制的热固化涂料用线棒均匀的涂在基础的透明薄膜上，然后放到75～130℃的环境中进行65～120s的热烘干，热烘干后就可以得到特定波长反射的液晶薄膜。

作为优选实例，所述s2中，线棒的规格为10～100μm内任一规格的线棒，基础的透明薄膜为普通的pet薄膜、聚氨酯底涂的pet薄膜、聚酯底涂的pet薄膜中的一种。

进一步优选地，线棒的规格为15μm，透明薄膜为聚氨酯底涂pet薄膜；烘干温度为95℃，烘干时间为105s。

本发明的有益效果是：本发明在紫外光和红外光区域，得到无色透明的薄膜，可对紫外光和红外线进行反射，达到一定程度隔绝紫外线和隔热的效果；在可见光区域，可形成不同螺距，不同反射波长，对应不同的颜色，而且，会在黑白底上形成反差色，因而会有绚丽多彩的效果，在430nm附近的反射薄膜可用作抗蓝光产品，在560nm附近的反射薄膜，可用作防晕眩产品，该无色透明的薄膜可对300nm～2500nm区域的光谱进行选择性的反射。

附图说明

图1为改变手性液晶的比例得到的部分液晶反射薄膜的反射波谱图。

具体实施方式

为了对本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示和实施例，进一步阐述本发明。

实施例1

该光谱选择反射液晶薄膜的制备方法如下：

s1、配制热固化涂料：将4.0%手性液晶分子a、10%向列相液晶分子b、15%向列相液晶分子c、31%向列相液晶分子d、40%向列相液晶分子e按照比例，添加到3倍质量胆甾相液晶的聚氨酯改性丙烯酸树脂与6倍胆甾相液晶质量，且由丁酮：异佛尔酮=6:4混合溶剂所组成的混合液中，充分搅拌，直至液晶分子完全溶解，整个体系变为具有一定的粘度且为浅黄色，然后密封保存，待成膜；

s2、热固化：将s1中配制的热固化涂料用30μm线棒均匀的涂在普通的pet薄膜上，然后放到120℃的环境中进行100s的热烘干，热烘干后就可以得到特定波长在380nm反射的液晶薄膜。

实施例2

该光谱选择反射液晶薄膜的制备方法如下：

s1、配制热固化涂料：将4.3%手性液晶分子a、15%向列相液晶分子b、12.7%向列相液晶分子c、38%向列相液晶分子d、30%向列相液晶分子e按照比例，添加到4倍质量胆甾相液晶的聚氨酯改性丙烯酸树脂与8倍胆甾相液晶质量，且由乙酸乙酯：异佛尔酮=5:5混合溶剂组成的混合液中，充分搅拌，直至液晶分子完全溶解，整个体系变为具有一定的粘度且为浅黄色，然后密封保存，待成膜；

s2、热固化：将s1中配制的热固化涂料用50μm线棒均匀的涂在普通的pet薄膜上，然后放到100℃的环境中进行100s的热烘干，热烘干后就可以得到特定波长在420nm反射的液晶薄膜。

实施例3

该光谱选择反射液晶薄膜的制备方法如下：

s1、配制热固化涂料：将4.6%手性液晶分子a、15%向列相液晶分子b、12.4%向列相液晶分子c、35%向列相液晶分子d、33%向列相液晶分子e按照比例添加到4倍质量胆甾相液晶的聚氨酯改性丙烯酸树脂与8倍胆甾相液晶质量的，且由碳酸二甲酯：醋酸丁酯：异佛尔酮=4:2:4混合溶剂组成的混合液中，充分搅拌，直至液晶分子完全溶解，整个体系变为具有一定的粘度且为浅黄色，然后密封保存，待成膜；

s2、热固化：将s1中配制的热固化涂料用20μm线棒均匀的涂在聚氨酯底涂的pet薄膜上，然后放到105℃的环境中进行85s的热烘干，热烘干后就可以得到特定波长在475nm反射的液晶薄膜。

实施例4

该光谱选择反射液晶薄膜的制备方法如下：

s1、配制热固化涂料：将5.0%手性液晶分子a、13%向列相液晶分子b、12%向列相液晶分子c、35%向列相液晶分子d、35%向列相液晶分子e按照比例添加到2倍质量胆甾相液晶的聚氨酯改性丙烯酸树脂与5倍胆甾相液晶质量的且由碳酸二甲酯：醋酸丁酯：异佛尔酮=4:2:4混合溶剂组成的混合液中，充分搅拌，直至液晶分子完全溶解，整个体系变为具有一定的粘度且为浅黄色，然后密封保存，待成膜；

s2、热固化：将s1中配制的热固化涂料用20μm线棒均匀的涂在聚氨酯底涂的pet薄膜上，然后放到105℃的环境中进行85s的热烘干，热烘干后就可以得到特定波长在523nm反射的液晶薄膜。

实施例5

该光谱选择反射液晶薄膜的制备方法如下：

s1、配制热固化涂料：将5.5%手性液晶分子a、13.5%向列相液晶分子b、15%向列相液晶分子c、36%向列相液晶分子d、30%向列相液晶分子e按照比例添加到2.5倍质量胆甾相液晶的聚氨酯改性丙烯酸树脂与5.8倍胆甾相液晶质量的，且由碳酸二甲酯：异佛尔酮=6:4混合溶剂组成的混合液中，充分搅拌，直至液晶分子完全溶解，整个体系变为具有一定的粘度且为浅黄色，然后密封保存，待成膜；

s2、热固化：将s1中配制的热固化涂料用30μm线棒均匀的涂在聚酯底涂的pet薄膜，然后放到125℃的环境中进行120s的热烘干，热烘干后就可以得到特定波长在620nm反射的液晶薄膜。

实施例6

该光谱选择反射液晶薄膜的制备方法如下：

s1、配制热固化涂料：将5.8%手性液晶分子a、13.2%向列相液晶分子b、10%向列相液晶分子c、36%向列相液晶分子d、35%向列相液晶分子e按照比例添加到3倍质量胆甾相液晶的聚氨酯改性丙烯酸树脂与6.5倍胆甾相液晶质量的，且由丙酮：异佛尔酮=4:6混合溶剂组成的混合液中，充分搅拌，直至液晶分子完全溶解，整个体系变为具有一定的粘度且为浅黄色，然后密封保存，待成膜；

s2、热固化：将s1中配制的热固化涂料用20μm线棒均匀的涂在聚酯底涂的pet薄膜，然后放到85℃的环境中进行120s的热烘干，热烘干后就可以得到特定波长在660nm反射的液晶薄膜。

实施例7

该光谱选择反射液晶薄膜的制备方法如下：

s1、配制热固化涂料：将6.5%手性液晶分子a、13.5%向列相液晶分子b、15%向列相液晶分子c、35%向列相液晶分子d、30%向列相液晶分子e按照比例添加到5倍质量胆甾相液晶的聚氨酯改性丙烯酸树脂与10倍胆甾相液晶质量的，且由丙酮：醋酸丁酯：异佛尔酮=2：4：4混合溶剂组成的混合液中，充分搅拌，直至液晶分子完全溶解，整个体系变为具有一定的粘度且为浅黄色，然后密封保存，待成膜；

s2、热固化：将s1中配制的热固化涂料用50μm线棒均匀的涂在聚氨酯底涂的pet薄膜，然后放到95℃的环境中进行110s的热烘干，热烘干后就可以得到特定波长在850nm反射的液晶薄膜。

实施例8

该光谱选择反射液晶薄膜的制备方法如下：

s1、配制热固化涂料：将6.7%手性液晶分子a、14.3%向列相液晶分子b、14%向列相液晶分子c、35%向列相液晶分子d、30%向列相液晶分子e按照比例添加到3倍质量胆甾相液晶的聚氨酯改性丙烯酸树脂与6倍胆甾相液晶质量的，且由乙二醇单丁醚：醋酸丁酯：异佛尔酮=2：4：4混合溶剂组成的混合液中，充分搅拌，直至液晶分子完全溶解，整个体系变为具有一定的粘度且为浅黄色，然后密封保存，待成膜；

s2、热固化：将s1中配制的热固化涂料用30μm线棒均匀的涂在聚氨酯底涂的pet薄膜，然后放到95℃的环境中进行100s的热烘干，热烘干后就可以得到特定波长在950nm反射的液晶薄膜。

实施例9

该光谱选择反射液晶薄膜的制备方法如下：

s1、配制热固化涂料：将7.5%手性液晶分子a、14.5%向列相液晶分子b、14%向列相液晶分子c、30%向列相液晶分子d、35%向列相液晶分子e按照比例添加到4倍质量胆甾相液晶的聚氨酯改性丙烯酸树脂与8倍胆甾相液晶质量的，且由乙二醇单丁醚：异佛尔酮=6：4混合溶剂组成的混合液中，充分搅拌，直至液晶分子完全溶解，整个体系变为具有一定的粘度且为浅黄色，然后密封保存，待成膜；

s2、热固化：将s1中配制的热固化涂料用30μm线棒均匀的涂在聚氨酯底涂的pet薄膜，然后放到130℃的环境中进行120s的热烘干，热烘干后就可以得到特定波长在1150nm反射的液晶薄膜。

实施例10

该光谱选择反射液晶薄膜的制备方法如下：

s1、配制热固化涂料：将7.9%手性液晶分子a、14.1%向列相液晶分子b、20%向列相液晶分子c、20%向列相液晶分子d、38%向列相液晶分子e按照比例添加到3倍质量胆甾相液晶的聚氨酯改性丙烯酸树脂与6倍胆甾相液晶质量的，且由丁酮：异佛尔酮=6：4混合溶剂组成的混合液中，充分搅拌，直至液晶分子完全溶解，整个体系变为具有一定的粘度且为浅黄色，然后密封保存，待成膜；

s2、热固化：将s1中配制的热固化涂料用30μm线棒均匀的涂在聚氨酯底涂的pet薄膜，然后放到110℃的环境中进行100s的热烘干，热烘干后就可以得到特定波长在1400nm反射的液晶薄膜。

实施例11

该光谱选择反射液晶薄膜的制备方法如下：

s1、配制热固化涂料：将8.5%手性液晶分子a、14%向列相液晶分子b、17.5%向列相液晶分子c、20%向列相液晶分子d、40%向列相液晶分子e按照比例添加到3倍质量胆甾相液晶的聚氨酯改性丙烯酸树脂与6倍胆甾相液晶质量的，且由乙二醇单丁醚：丁酮：异佛尔酮=4：2：4混合溶剂组成的混合液中，充分搅拌，直至液晶分子完全溶解，整个体系变为具有一定的粘度且为浅黄色，然后密封保存，待成膜；

s2、热固化：将s1中配制的热固化涂料用30μm线棒均匀的涂在聚酯底涂的pet薄膜，然后放到110℃的环境中进行110s的热烘干，热烘干后就可以得到特定波长在1750nm反射的液晶薄膜。

实施例12

该光谱选择反射液晶薄膜的制备方法如下：

s1、配制热固化涂料：将9.5%手性液晶分子a、15%向列相液晶分子b、16.5%向列相液晶分子c、21%向列相液晶分子d、38%向列相液晶分子e按照比例添加到3倍质量胆甾相液晶的聚氨酯改性丙烯酸树脂与6倍胆甾相液晶质量的，且由乙二醇单丁醚：异佛尔酮=6：4混合溶剂组成的混合液中，充分搅拌，直至液晶分子完全溶解，整个体系变为具有一定的粘度且为浅黄色，然后密封保存，待成膜；

s2、热固化：将s1中配制的热固化涂料用20μm线棒均匀的涂在聚酯底涂的pet薄膜，然后放到110℃的环境中进行110s的热烘干，热烘干后就可以得到特定波长在2450nm反射的液晶薄膜。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。