[发明专利]一种光致变色液晶薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明属于液晶领域，具体涉及一种光致变色液晶薄膜及其制备方法和应用。本发明将光致变色化合物螺噁嗪、螺吡喃、萘并吡喃等引入交联的胆甾相液晶网络中，制备了一系列具有光致变色效果的高分子胆甾相液晶薄膜。本发明制备了一种掺杂有光致变色化合物的胆甾相液晶膜。即利用液晶单体、交联剂、手性掺杂剂、光引发剂以及光致变色分子，通过紫外光引发使得体系固化成膜。通过改变手性掺杂剂的浓度可以调节薄膜自身的反射颜色，薄膜在阳光下能够较快地变色及褪色并能迅速显示出图案。所得材料可应用于光学防伪等方面。本发明工艺路线简单、原料消耗量少、成本低、反应时间短、操作方便。

技术领域

本发明属于液晶领域，具体涉及一种光致变色液晶薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

绝大多数光致异构型分子在受到紫外光辐照后能够发生结构异构化而引起吸收光谱的变化，进而实现宏观上颜色的改变；在其他波长的光的照射下或加热的条件下又可以恢复成原来的颜色。这类光致变色化合物主要包括俘精酸酐类、萘并吡喃类、二芳基乙烯类、螺噁嗪类、螺吡喃类等。这些对光刺激具有可逆的变色-褪色响应的光开关分子在光存储器件、全息光栅以及光学防伪等领域具有广泛的应用前景。例如目前市场上比较流行的树脂变色眼镜，主要是通过在树脂单体中加入螺噁嗪类或螺吡喃类化合物来达到变色效果。

一般而言，这类光开关分子在固态条件下不具有光致变色性能，而在溶液状态下或聚合物薄膜中能够提供分子结构异构化所需的足够的自由体积，因此能够达到良好的变色效果。例如将光致变色分子掺入柔性、可调和有机介质液晶中并制备成聚合物薄膜，从而将液晶化合物与光致变色物质相结合,能充分发挥两者各自的优良性能及两者之间的协同效果，使其兼具有机光致变色小分子材料及普通液晶高分子材料的优越性，旨在开发各种新型的光学器件。(G.Petriashvili,et al.,Rewritable Optical Storage with aSpiropyran Doped Liquid Crystal Polymer Film[J].Macromol.Rapid Commun.,2016,37,500-505.G.Petriashvili,et al.,Spiropyran dopedrewritable cholestericliquid crystal polymer film for the generation ofquickresponse codesOpt.Mater.Express.[J],2018,12,3708-3716.)

发明内容

本发明将光致变色化合物螺噁嗪、螺吡喃、萘并吡喃等引入交联的胆甾相液晶网络中，制备了一系列具有光致变色效果的高分子胆甾相液晶薄膜。即利用液晶单体、交联剂、手性掺杂剂、光引发剂以及光致变色分子，通过紫外光引发使得体系固化成膜。通过改变手性掺杂剂的浓度可以调节薄膜自身的反射颜色，薄膜在阳光下能够较快地变色及褪色并能迅速显示出图案。

本发明提供一种光致变色液晶薄膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)称取液晶化合物、交联剂、手性掺杂剂、光引发剂以及光致变色化合物加入混合溶剂中，得到液晶混合物；所述液晶化合物的通式为：

其中，n＝2-8；

(2)用线棒在PET基体上刮涂混合物溶液并蒸发溶剂，紫外光交联固化，得到所述光致变色液晶薄膜。

优选的，所述光致变色化合物的通式如1a或1b所示：

其中，X为CH或N；

R₁为-H、-COOH、-NO₂、-CH₃、-OCH₃或-OH；

R₂为-NO₂、-OCH₃、-CH₃、-H、