專利名稱：柔性電致變色薄膜制備方法及其制備的柔性電致變色薄膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬光學(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種柔性電致變色薄膜制備方法及采用該方法制備的柔性電致變色薄膜。
背景技術(shù)：
聚合物分散液晶(polymer-dispersed liquid crystal，PDLC)膜是在聚合物基質(zhì)中均勻分散微小向列相液晶滴而形成的薄膜。一般是將聚合物預(yù)聚體、液晶分子以及光引發(fā)劑注入到兩塊導(dǎo)電玻璃形成的液晶盒中，經(jīng)光固化后形成聚合物分散液晶薄膜。通?？刂苾蓧K導(dǎo)電玻璃之間的距離得到的膜厚為幾十微米，液晶微滴尺寸幾微米左右。每個液滴中的液晶分子取向呈雙極軸分布，沿軸與垂直軸方向折射率分別為no和ne。當(dāng)入射光進入未加電場的PDLC薄膜時，由于光經(jīng)過液晶微滴的有效折射率與通過聚合物的折射率相差較大，光線在液晶與聚合物界面上多次反射和折射，出射光呈散射態(tài)。當(dāng)在PDLC膜上加上電場時，液晶分子沿電場取向，如果選用液晶的no和聚合物折射率ne相似相等，光線在膜內(nèi)不發(fā)生反射而直接透射出來，則膜呈透明態(tài)。通過調(diào)節(jié)兩塊導(dǎo)電玻璃上的電壓，可以控制透過PDLC薄膜的光強。上述PDLC膜受到玻璃規(guī)格和尺寸的限制，為了控制分散液晶層的厚度，通常需要在PDLC中添加相應(yīng)大小尺寸的玻璃珠，其生產(chǎn)工藝復(fù)雜，難以實現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)和大面積操作。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的一個目的在于提出一種可以實現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)和大面積操作的新型柔性電致變色薄膜的制備方法。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種采用上述制備方法制備的柔性電致變色薄膜。
為實現(xiàn)上述第一個目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種柔性電致變色薄膜制備方法，在柔性導(dǎo)電薄膜的表面涂覆一層聚合物預(yù)聚體、向列相液晶以及光引發(fā)劑的均勻混合物，然后在所述混合物表面覆蓋一層柔性導(dǎo)電薄膜，最后通過紫外光快速固化在柔性導(dǎo)電薄膜之間形成聚合物分散液晶層。
所述聚合物預(yù)聚體為丙烯酸酯類預(yù)聚體，并且按重量將8％～40％丙烯酸酯類預(yù)聚體、58％～90％向列相液晶以及0.3％～3％光引發(fā)劑置于燒瓶中，加熱攪拌至液晶的清亮點，獲得所述混合物。所述聚合物預(yù)聚體也可以為其它的聚合物預(yù)聚體，如聚苯乙烯預(yù)聚體。采用丙烯酸酯預(yù)聚體其透明度更高、力學(xué)性能更好。
所述丙烯酸酯類預(yù)聚體可以為甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羥丁酯或甲基丙烯酸異丙酯；所述的向列相液晶為正性液晶，具體可為三聯(lián)苯類液晶、乙炔橋鍵類液晶、雙環(huán)己烷類液晶、苯基環(huán)己烷類液晶的單晶或者混晶；所述的光引發(fā)劑為安息香雙甲醚、2-羥基-甲基苯基丙烷-1-酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎啉基-1-丙酮或1-羥基環(huán)己烷苯基酮。
所述混合物溶液通過輥涂法涂覆在柔性導(dǎo)電薄膜上。
覆蓋于所述混合物表面的柔性導(dǎo)電薄膜是通過輥輪粘貼的。
涂覆的分散液晶層的厚度為10～50μm，所述導(dǎo)電薄膜的電阻為20～100Ω/□。所述的柔性導(dǎo)電薄膜的基材可以為聚酯(PE)，也可以為聚酰亞胺(PI)等透明材料。
紫外光照射固化時間為2～30s。
本發(fā)明采用上述制備方法制備的柔性電致變色薄膜，由二層柔性導(dǎo)電薄膜和設(shè)置于所述柔性導(dǎo)電薄膜之間的分散液晶層構(gòu)成，該分散液晶層由聚合物預(yù)聚體、向列相液晶以及光引發(fā)劑的混合物經(jīng)光固化形成。
所述柔性導(dǎo)電薄膜由聚酯基材和覆設(shè)在聚酯基材表面的ITO導(dǎo)電膜構(gòu)成，引出導(dǎo)線通過導(dǎo)電膠連接于所述ITO導(dǎo)電膜。所述導(dǎo)電膠可以為導(dǎo)電金膠、導(dǎo)電銀膠、導(dǎo)電銅膠或?qū)щ娛z等。
所述分散液晶層的厚度為10～50μm，所述導(dǎo)電薄膜的厚度為10～300um、其電阻為20～100Ω/□。
本發(fā)明采用在柔性導(dǎo)電薄膜表面涂覆聚合物分散液晶層，進而再通過輥涂工藝在聚合物分散液晶層表面粘貼另一層柔性導(dǎo)電薄膜，采用光固化的方法快速形成柔性聚合物分散液晶電致變色薄膜。與傳統(tǒng)的聚合物分散液晶工藝不同，本發(fā)明實現(xiàn)了輥涂聚合物分散液晶-輥輪涂覆柔性導(dǎo)電薄膜的“全濕法”操作，該方法工藝簡單、成本低廉、易于大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)和大面積操作，特別適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明的柔性電致變色薄膜可以方便地裁剪成各種形狀，也可以方便地粘貼于不同基材表面來滿足對于電致變色薄膜的各種需要。如可以通過粘貼在鋼化玻璃表面制成鋼化電致變色玻璃，用作銀行的智能柜臺玻璃、商場的智能櫥窗玻璃、飛機的智能調(diào)光玻璃以及其它需要保密的場所。此外，通過改變?nèi)嵝詫?dǎo)電基材的厚度或粘貼在其它柔性基材表面，可以實現(xiàn)“卷簾式”電致變色薄膜，用作普通住宅以及辦公場所的智能調(diào)色窗簾。本發(fā)明所述的柔性電致變色薄膜，在斷電和遭到破壞時其透光率小于8％；當(dāng)兩端接入30-100V的電壓時，薄膜的透光率大于80％。


圖1a和圖1b是本發(fā)明中柔性電致變色薄膜的原理圖與結(jié)構(gòu)示意圖。其中圖1a表示柔性電致變色薄膜在斷電情況下的液晶顆粒的取向及光線透射情況；圖1b表示柔性電致變色薄膜在通電情況下的液晶顆粒的取向及光線透射情況。
圖2表示在電場作用下，本發(fā)明的柔性電致變色薄膜的透光特性隨電壓的變化關(guān)系。
圖中1.聚酯基材 2.導(dǎo)電膜 3.液晶顆粒 4.聚合物具體實施方式

下面進一步介紹本發(fā)明的具體實施方式

，并通過舉例予以說明。
1、按上述質(zhì)量百分比稱取丙烯酸酯類預(yù)聚體、正性的向列相液晶、光引發(fā)劑，并將之混合；3、將混合物加熱攪拌，直至溶液澄清；4、將澄清溶液倒在輥軸上，涂覆在柔性導(dǎo)電薄膜表面；4、通過輥軸將另一層柔性導(dǎo)電薄膜粘貼在溶液的表面；5、在紫外光下快速固化，即得柔性電致變色薄膜。
按上述方法所獲得的柔性電致變色薄膜的結(jié)構(gòu)參見圖1a和圖1b，其由二層柔性導(dǎo)電薄膜1、2和設(shè)置于所述柔性導(dǎo)電薄膜之間的分散液晶層3、4構(gòu)成，該分散液晶層由聚合物預(yù)聚體、向列相液晶以及光引發(fā)劑的混合物經(jīng)光固化形成。固化后的分散液晶層由聚合物4和分散在聚合物4中液晶顆粒3構(gòu)成。
所述柔性導(dǎo)電薄膜由聚酯基材1和涂覆在聚酯基材1表面的ITO導(dǎo)電膜2構(gòu)成，引出導(dǎo)線通過導(dǎo)電膠連接于所述ITO導(dǎo)電膜2。所述分散液晶層的厚度為10～50μm，所述導(dǎo)電薄膜的厚度為10～300um、其電阻為20～100Ω/□。所述聚酯基材也可用透明基材如PI基材等代替。
參見圖1a，在柔性電致變色薄膜斷電時，液晶顆粒3在聚合物4中任意排列，光線在柔性電致變色薄膜中呈漫射狀態(tài)，透過率很低，試驗表明其透光率低于8％；而在圖1b所示通入30～100V電壓時，液晶顆粒3在聚合物4中按電場方向排列，此時光線在柔性電致變色薄膜中透過率較高，試驗表明其透光率高于80％，參閱圖2。
實施例1在一個裝有冷凝管、溫度計的三口瓶中，加入20g甲基丙烯酸丁酯預(yù)聚體、77g的乙炔橋鍵類液晶與3g的1-羥基環(huán)己烷苯基酮，80℃攪拌30min使溶液澄清。
將上述澄清溶液倒入涂覆輥軸，涂覆在尺寸為10cm×10cm的聚酯導(dǎo)電薄膜(20Ω/□)表面，控制輥子轉(zhuǎn)速使溶液層厚度為10μm，然后通過輥軸粘貼上另一層相同尺寸的聚酯導(dǎo)電薄膜，通過導(dǎo)電石墨膠在兩層聚酯導(dǎo)電薄膜層引出導(dǎo)線備用，紫外光365nm下固化2s，即得柔性電致變色薄膜。
實施例2在一個裝有冷凝管、溫度計的三口瓶中，加入40g甲基丙烯酸丁酯預(yù)聚體、58g的乙炔橋鍵類液晶與2g的1-羥基環(huán)己烷苯基酮，80℃攪拌1h使溶液澄清。
將上述澄清溶液倒入輥軸，涂覆在尺寸為20cm×20cm的PI導(dǎo)電薄膜(100Ω/□)表面，控制輥子轉(zhuǎn)速使溶液層厚度為50μm，然后通過輥軸粘貼上另一層相同尺寸的PI導(dǎo)電薄膜，通過導(dǎo)電金膠在兩層PI導(dǎo)電薄膜層引出導(dǎo)線備用，紫外光365nm下固化3s，即得柔性電致變色薄膜。
實施例3
在一個裝有冷凝管、溫度計的三口瓶中，加入8g甲基丙烯酸丁酯預(yù)聚體、90g的乙炔橋鍵類液晶與2g的1-羥基環(huán)己烷苯基酮，磁力攪拌下80℃加熱1.5h使溶液澄清。
將上述澄清溶液倒入輥軸，涂覆在尺寸為50cm×50cm的聚酯導(dǎo)電薄膜(80Ω/□)表面，控制輥子轉(zhuǎn)速使溶液層厚度為40μm，然后通過輥軸粘貼上另一層相同尺寸的聚酯導(dǎo)電薄膜，通過導(dǎo)電銀膠在兩層聚酯導(dǎo)電薄膜層引出導(dǎo)線備用，紫外光365nm下固化5s，即得柔性電致變色薄膜。
實施例4將15g甲基丙烯酸羥丙酯預(yù)聚體、82g的苯基環(huán)己烷類液晶與3g的1-羥基環(huán)己烷苯基酮混合物加入到燒瓶中，磁力攪拌下80℃加熱30min使溶液澄清。
將上述澄清溶液倒入輥軸，涂覆在尺寸為10cm×10cm的P工導(dǎo)電薄膜(80Ω/□)表面，控制輥子轉(zhuǎn)速使溶液層厚度為20μm，然后通過輥軸粘貼上另一層相同尺寸的PI導(dǎo)電薄膜，通過導(dǎo)電銅膠在兩層PI導(dǎo)電薄膜層引出導(dǎo)線備用，紫外光365nm下固化5s，即得柔性電致變色薄膜。
實施例5將11g甲基丙烯酸羥乙酯預(yù)聚體、88g的雙環(huán)己烷類液晶與1g的1-羥基環(huán)己烷苯基酮混合物加入到燒瓶中，磁力攪拌下80℃加熱30min使溶液澄清。
將上述澄清溶液倒入輥軸，涂覆在尺寸為10cm×10cm的導(dǎo)電薄膜(80Ω/□)表面，控制輥子轉(zhuǎn)速使溶液層厚度為20μm，然后通過輥軸粘貼上另一層相同尺寸的導(dǎo)電薄膜，通過導(dǎo)電膠在兩層導(dǎo)電薄膜層引出導(dǎo)線備用，紫外光365nm下固化5s，即得柔性電致變色薄膜。
實施例6將12g甲基丙烯酸羥乙酯預(yù)聚體、84g的混和液晶(含三聯(lián)苯類液晶、乙炔橋鍵類液晶、雙環(huán)己烷類液晶以及苯基環(huán)己烷類液晶)與1g的1-羥基環(huán)己烷苯基酮混合物加入到燒瓶中，磁力攪拌下80℃加熱30min使溶液澄清。
將上述澄清溶液倒入輥軸，涂覆在尺寸為10cm×10cm的導(dǎo)電聚酯薄膜(80Ω/□)表面，控制輥子轉(zhuǎn)速使溶液層厚度為20μm，然后通過輥軸粘貼上另一層相同尺寸的導(dǎo)電聚酯薄膜，通過導(dǎo)電膠在兩層導(dǎo)電聚酯薄膜層引出導(dǎo)線備用，紫外光365nm下固化5s，即得柔性電致變色薄膜。
實施例7本發(fā)明特別適合大尺寸操作，大面積柔性電致變色薄膜的制作方法如下在一個裝有冷凝管、溫度計的三口瓶中，加入250g甲基丙烯酸丁酯預(yù)聚體、720g的乙炔橋鍵類液晶與30g的1-羥基環(huán)己烷苯基酮，攪拌下80℃加熱1.5h使溶液澄清。
將上述澄清溶液倒入輥軸，涂覆在尺寸為200cm×500cm的導(dǎo)電薄膜(80Ω/□)表面，控制輥子轉(zhuǎn)速使溶液層厚度為20μm，然后通過輥軸粘貼上另一層相同尺寸的導(dǎo)電薄膜，通過導(dǎo)電膠在兩層導(dǎo)電薄膜層引出導(dǎo)線備用，紫外光365nm下固化30s，即得柔性電致變色薄膜。
由例1-例7制備的柔性電致變色薄膜工藝簡單、成本低廉、易于連續(xù)生產(chǎn)和大面積操作，特別適合工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的柔性電致變色薄膜可以方便地裁剪成各種形狀，也可以方便地粘貼于不同基材表面來滿足各種需要。如可以通過粘貼在鋼化玻璃表面制成鋼化電致變色玻璃，來用作銀行的智能柜臺玻璃、商場的智能櫥窗玻璃以及飛機的智能調(diào)色玻璃。此外，通過改變?nèi)嵝詫?dǎo)電基材的厚度或粘貼在其它柔性基材表面，可以實現(xiàn)“卷簾式”電致變色薄膜，來用作普通住宅以及辦公場所的智能調(diào)色窗簾。
權(quán)利要求
1.一種柔性電致變色薄膜制備方法，其特征在于在柔性導(dǎo)電薄膜的表面涂覆一層聚合物預(yù)聚體、向列相液晶以及光引發(fā)劑的均勻混合物，然后在所述混合物表面覆蓋一層柔性導(dǎo)電薄膜，最后通過紫外光快速固化在柔性導(dǎo)電薄膜之間形成聚合物分散液晶層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性電致變色薄膜制備方法，其特征在于所述聚合物預(yù)聚體為丙烯酸酯類預(yù)聚體，并且按重量將8％～40％丙烯酸酯類預(yù)聚體、58％～90％向列相液晶以及0.3％～3％光引發(fā)劑置于燒瓶中，加熱攪拌至液晶的清亮點，獲得所述混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柔性電致變色薄膜制備方法，其特征在于所述丙烯酸酯類預(yù)聚體為甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羥丁酯或者甲基丙烯酸異丙酯；所述的向列相液晶為正性液晶，其為三聯(lián)苯類液晶、乙炔橋鍵類液晶、雙環(huán)己烷類液晶、苯基環(huán)己烷類液晶的單晶或者混晶；所述的光引發(fā)劑為安息香雙甲醚、2-羥基-甲基苯基丙烷-1-酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎啉基-1-丙酮或者1-羥基環(huán)己烷苯基酮。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性電致變色薄膜制備方法，其特征在于所述混合物溶液通過輥涂法涂覆在柔性導(dǎo)電薄膜上，所述的柔性導(dǎo)電薄膜是導(dǎo)電聚酯薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性電致變色薄膜制備方法，其特征在于覆蓋于所述混合物表面的柔性導(dǎo)電薄膜是通過輥輪粘貼的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的柔性電致變色薄膜制備方法，其特征在于涂覆的分散液晶層的厚度為10～50μm，所述導(dǎo)電薄膜的電阻為20～100Ω/□。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的柔性電致變色薄膜制備方法，其特征在于紫外光照射固化時間為2～30s。
8.一種采用上述制備方法制備的柔性電致變色薄膜，其特征在于由二層柔性導(dǎo)電薄膜和設(shè)置于所述柔性導(dǎo)電薄膜之間的分散液晶層構(gòu)成，該分散液晶層由聚合物預(yù)聚體、向列相液晶以及光引發(fā)劑的混合物經(jīng)光固化形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述柔性電致變色薄膜，其特征在于所述柔性導(dǎo)電薄膜由聚酯基材和涂覆在聚酯基材表面的ITO導(dǎo)電膜構(gòu)成，引出導(dǎo)線通過導(dǎo)電膠連接于所述ITO導(dǎo)電膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述柔性電致變色薄膜，其特征在于所述分散液晶層的厚度為10～50μm，所述導(dǎo)電薄膜的厚度為10～300μm，其電陽為20～100Ω/□。
全文摘要
本發(fā)明屬于光學(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種柔性電致變色薄膜的制備方法及采用該方法制備的柔性電致變色薄膜。所述制備方法采用輥涂法在柔性導(dǎo)電薄膜表面涂覆一層丙烯酸酯類預(yù)聚體、向列相液晶和光引發(fā)劑的混合溶液；然后，再通過輥軸粘貼上另一層導(dǎo)電薄膜，經(jīng)紫外光快速固化后形成柔性的聚合物分散液晶薄膜。與傳統(tǒng)的聚合物分散液晶電致變色層相比，該薄膜實現(xiàn)了全“濕法”操作，工藝簡便、成本低廉，適合大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)和大面積操作。該薄膜可以粘貼在鋼化玻璃表面，用作銀行的智能柜臺玻璃、商場的智能櫥窗玻璃和飛機的智能調(diào)色玻璃以及其它需要保密的場所。
文檔編號B32B9/00GK101017304SQ20071008
公開日2007年8月15日 申請日期2007年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月8日
發(fā)明者彭波, 韋瑋, 林群, 方發(fā)成, 高潮 申請人:廣州菲迪材料科技研究有限公司