[发明专利]一种聚合物分散液晶薄膜的制备方法

说明书

技术领域

 本发明属于液晶应用技术领域，具体涉及一种聚合物分散液晶（PDLC）薄膜材料的热聚合分相法，制备的薄膜材料可以广泛应用于液晶显示及其它领域中。

背景技术

PDLC膜是将向列相液晶微滴均匀分散在聚合物基体中而形成的复合材料。制备PDLC薄膜时，液晶与聚合单体的混合溶液在热或者光的条件下，聚合单体发生聚合反应，分子量逐渐增加，与液晶的相溶性下降，导致液晶逐步在体系中析出。

由于液晶分子拥有光学各向异性和介电各向异性，所以PDLC薄膜材料具备显著的电光特性。其工作原理：当入射光进入PDLC薄膜时，由于光通过液晶微滴的有效折射率与通过聚合物基体的折射率（n_p）相差较大，光线在液晶与聚合物界面上多次反射和折射，PDLC薄膜呈强烈的散射态。当在PDLC薄膜上施加电场时，液晶微滴指向矢沿电场取向，如果选用液晶的寻常光折射率（n_o）与聚合物基体的折射率匹配，光线在膜内不发生反射而直接透射出来，薄膜呈透明态。

使用PDLC薄膜制得的光阀在工作中无需偏振片，可以降低由于使用偏振片对光的吸收损耗，视角大，显示亮度好，并且在其制作过程中不需对基板进行表面处理，应用于TFT显示器件的制作时极大地提高了成品率。另外，由于它是固态膜，这就使得液晶的防泄和膜厚的控制很方便，有利于制作大面积或可弯曲的柔性显示器。此外，PDLC薄膜还应用于智能玻璃、电控开关、汽车顶板、光敏及应力敏感元件等其它领域。

虽然PDLC薄膜已应用于一些领域，但是随着人们对显示材料性能要求的不断提高，PDLC材料由于存在动态响应比较慢、电压驱动条件下透过率滞后，驱动电压比较高等缺陷，在应用方面受到了一定的限制。所以，PDLC薄膜制备中最为重要的环节是如何保证PDLC薄膜具有优良的电光性能和良好的稳定性。

常用的制备PDLC薄膜的方法主要有以下四种：聚合分相法（Polymerization Induced Phase Separation，PIPS），温度分相法（Temperature Induced Phase Separation，TIPS），溶剂分相法（Solvent Induced Phase Separation，SIPS），微胶囊分散法（Microencapsulation，MP）。其中，TIPS法对成膜材料要求较苛刻，制得的膜对温度敏感；SIPS法和MP法制备过程复杂，后处理比较困难；而PIPS法由于具有工艺简单易控制、固化速度快、毒性小等优点，所以在工业生产中得到广泛应用。按照固化条件的不同，聚合分相法又分为热固化、紫外光（UV）固化和电子束（EB）固化三种。紫外光固化使用的材料刺激性大，并且制备的PDLC薄膜有黄变现象。电子束固化制备的PDLC薄膜液晶微滴中的液晶含量普遍比紫外光固化使用的含量少，但是电子束固化投入的设备大，所以不能得到广泛的应用。热固化凭借其材料刺激性小、价格低廉，制备的PDLC薄膜无黄变，粘结力强等优点而得到广泛应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备PDLC薄膜材料的方法，通过调节双酚A型与脂肪族缩水甘油醚类环氧树脂两者的质量比来改善PDLC薄膜的电光性能，从而制备对比度较大、高分子网络与ITO膜之间粘结力较强、成本低廉的薄膜材料。

本发明的方法是选用双酚A型与脂肪族缩水甘油醚类环氧树脂为两种热可聚合单体，脂肪族类多胺为固化剂，液晶选用向列相液晶；单体之间共聚形成聚合物网络，将刚性链段引入到聚合物网络中，利用引入的刚性链段来改善PDLC薄膜材料中聚合物网络的稳定性，同时利用单体与液晶的相容性来控制PDLC薄膜材料的相分离过程，使之形成具有适当聚合物网络的PDLC薄膜材料，从而在提高PDLC薄膜材料热稳定性的同时提高其综合电光性能。

本发明采用热聚合分相法制备的PDLC薄膜，具体步骤如下：将热可聚合单体、固化剂、向列相液晶和玻璃微珠按照一定的质量比混合均匀后，在热可聚合单体/固化剂/液晶复合材料的液晶相的清亮点温度以上0.5～20.0℃时，将混合物夹在两片镀有氧化铟锡的导电薄膜中间，用辊轴压匀，形成10.0～15.0微米厚的膜层，在温度为70.0～90.0℃加热5.0～7.0小时，最终固化形成聚合物分散液晶薄膜。所述双酚A型环氧树脂和脂肪族缩水甘油醚类环氧树脂的质量比在10.0:0.0～7.0:3.0之间；所述热可聚合单体与固化剂的质量比是1.00:0.13；所加入的向列相液晶含量占体系总质量的70.0～80.0%，固化剂的含量占体系总质量的20.0～25.0%，玻璃微珠的含量占体系总质量的0.5～1.0%。