[发明专利]一种全光谱选择反射环状侧链液晶低聚物薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种全光谱选择反射环状侧链液晶低聚物薄膜及其制备方法，通过将手性液晶单体和非手性棒状单体或两个手性液晶单体分别与环状聚甲基含氢硅氧烷接枝共聚构筑具有全光谱选择反射的环状侧链液晶低聚物薄膜，结构式如式I所示。该环状侧链液晶低聚物在升温过程中可实现全光谱选择反射；在室温下，环状侧链液晶低聚物薄膜随入射角度变化也可实现全光谱选择反射。本发明制备的环状侧链液晶低聚物具有动态全光谱选择反射随温度和入射角度变化的双重特性，在光学领域具有广阔的应用前景，且制备过程操作安全，反应条件温和。

技术领域

本发明涉及一种全光谱选择反射环状侧链液晶低聚物薄膜及其制备方法，属于光学材料技术领域。

背景技术

手性侧链液晶低聚物由于手性中心的存在降低了本身的对称性，产生螺旋状结构，从而具有一些特殊的光学性能，如选择反射、热致变色、圆二色性等。目前在非线性的光学设备，快速转换、热致图像、可重复书写的全彩色图像记录仪以及耐紫外可见光的屏幕等各种领域存在广泛的应用。

正是由于手性液晶独特的光学性质和广泛的应用，选择合适的手性中心来制备具有螺旋结构的手性液晶材料引起了研究者们越来越多的关注。手性液晶的结构具有可调谐性，通过改变手性液晶的螺距以及折射率等条件，在不同的条件作用下会发生颜色变化，使其在光学领域具有很大的应用价值。然而，上述基于手性液晶的颜色属于单机制变色，不能满足室温下使用的迫切需求。

玻璃态液晶可冻结手性液晶螺旋状结构和特有的光学性能，从而室温下可见光波长范围之内具有全光谱选择反射的特性。环状侧链手性液晶低聚物结合了手性液晶特有的光学性能、低分子量液晶的微观有序结构以及高分子易加工的特性。与传统的低分子量的液晶相比，高分子量的环状侧链液晶聚合物能够使液晶态经高温淬火冻结在玻璃态，使得玻璃态保留了手性液晶在液晶态特有的光学性能。目前还没有环状侧链液晶低聚物薄膜用作光学材料的文献或研究报道。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种全光谱选择反射环状侧链液晶低聚物薄膜，具有双重全光谱选择反射机制，可用于光学领域。

本发明的目的之二是提供上述全光谱选择反射环状侧链液晶低聚物薄膜的制备方法，工艺简单。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种全光谱选择反射环状侧链液晶低聚物薄膜，其具有的手性介晶基元、棒状基元结构的侧链及环状的主链，结构如式I所示：

式I中，x+y为3～5；m为3～11的整数；

M表示式Ⅱ中所示手性介晶基元中的一种：

式II中，R₁为酯基、酰胺基或者偶氮基团中的一种；R₂为酯基、酰胺基或者偶氮基团中的一种；C*代表具有手性结构的胆甾醇、薄荷醇、2-甲基-1丁醇、异丙醇、环己醇、茨醇左旋戊醇、乙醇中的一种；m为3～11的整数；

N表示式Ⅲ中所示棒状基元中的一种：

式Ⅲ中，R₃为酯基、酰胺基或者偶氮基团中的一种；R₄为酯基、酰胺基或者偶氮基团中的一种；n为3～11的整数。

本发明还提供上述全光谱选择反射环状侧链液晶低聚物薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)取含双键与手性介晶基元的液晶单体1、环状聚甲基含氢硅氧烷；或取含双键与手性介晶基元的液晶单体1、含双键与棒状基元的液晶单体2、环状聚甲基含氢硅氧烷：

液晶单体1结构式如式IV：

式IV中，m为3～11的整数；M表示式Ⅱ中所示手性介晶基元中的一种；