專利名稱：一種反式電控調(diào)光玻璃及其制造方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明技術(shù)方案涉及一種采用應(yīng)變液晶技術(shù)制造的聚合物分散負(fù)性液晶反式電控調(diào)光玻璃。
背景技術(shù)：
聚合物分散液晶(PDLC)技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于電控調(diào)光玻璃，全息光柵等諸多技術(shù)領(lǐng)域。在對(duì)聚合物分散液晶研究中發(fā)現(xiàn)，施加應(yīng)力對(duì)聚合物的聚合以及液晶分子排列狀態(tài)有影響，即應(yīng)力誘導(dǎo)液晶取向作用，這個(gè)研究領(lǐng)域稱為應(yīng)變液晶(SLC)。聚合物分散液晶其制品具有霧態(tài)毛玻璃外觀，施加電場(chǎng)變成透明狀態(tài)，這稱為聚合物分散液晶正式電控調(diào)光玻璃。實(shí)用中人們也期待有外觀是透明態(tài)，當(dāng)施加電場(chǎng)時(shí)呈現(xiàn)散射態(tài)，這被稱之為聚合物分散液晶反式電控調(diào)光玻璃。已有反式電控調(diào)光玻璃專利技術(shù)是采用雙頻液晶材料，即介電轉(zhuǎn)換液晶材料，在低頻時(shí)是正性液晶，高頻時(shí)是負(fù)性液晶，制備過程中，邊施加低頻電場(chǎng)邊進(jìn)行紫外光曝光，在電場(chǎng)誘導(dǎo)下形成垂面定向聚合，液晶分子垂面排列，制品具有透明外觀；當(dāng)施加高頻電壓時(shí)，液晶分子沿面二維混亂分布，制品就呈現(xiàn)散射毛玻璃態(tài)。但是由于高頻電壓下電介質(zhì)都成了導(dǎo)體，這種模式功耗大，驅(qū)動(dòng)困難，僅停留在小尺寸樣品，沒有實(shí)用產(chǎn)品，其他一些反式電控調(diào)光玻璃設(shè)想也由于各種原因無(wú)法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。我們采用應(yīng)變液晶新技術(shù)制備出了可產(chǎn)業(yè)化的反式電控調(diào)光玻璃，即制品具有透明外觀，施加電場(chǎng)變成霧態(tài)毛玻璃，且制品面積較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供聚合物分散負(fù)性液晶的反式電控調(diào)光玻璃制造技術(shù)，它由兩片透明導(dǎo)電厚玻璃和中間夾一層聚合物分散負(fù)性液晶薄膜構(gòu)成，在制備過程中，初步曝光發(fā)生相分離，馬上停止曝光立即對(duì)上下兩片玻璃施加垂直玻璃表面的拉伸應(yīng)力，即通過施加拉伸應(yīng)力實(shí)現(xiàn)聚合物的垂面定向聚合，撤掉拉伸應(yīng)力后，制品仍把形變保留下來(lái)，呈透明外觀，當(dāng)施加電壓時(shí)，液晶分子沿面二維混亂排列，造成散射。這種反式電控調(diào)光玻璃可以做出大面積產(chǎn)品，驅(qū)動(dòng)電壓不高，不需要高頻電壓，能達(dá)到與正式電控調(diào)光玻璃相反效果，在室內(nèi)裝修等方面有其特殊應(yīng)用。本發(fā)明解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:聚合物分散負(fù)性液晶的反式電控調(diào)光玻璃，由兩片超平透明導(dǎo)電厚玻璃和中間夾層聚合物分散負(fù)性液晶薄膜構(gòu)成。本發(fā)明使用的聚合物分散負(fù)性液晶材料由紫外光固化預(yù)聚物與向列相負(fù)性液晶材料混合而成，預(yù)聚物與向列相負(fù)性液晶材料以大約1:1的質(zhì)量比組成。所述預(yù)聚物是由15 25%的烷氧基壬苯基丙烯酸酯、65 75%的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、3 5%的增韌劑丁腈橡膠、3 5%的鏈轉(zhuǎn)移劑2-巰基乙醇和3 5%的光引發(fā)劑1173組成，所述百分比均為質(zhì)量百分比，預(yù)聚物固化后折射率可以大致為np = 1.5。所述向列相負(fù)性液晶材料的介電各向異性約為Δε = -4，尋常光折射率大致為η。= 1.5，非常光折射率大致為ne = 1.7，雙折射率差為Δη = 0.2 以上。
本發(fā)明聚合物分散負(fù)性液晶反式電控調(diào)光玻璃所用相分離技術(shù)采用紫外光固化相分離技術(shù)。上述聚合物分散負(fù)性液晶的反式電控調(diào)光玻璃，其中聚合物分散負(fù)性液晶薄膜的構(gòu)成還包括直徑為10 20 μ m的襯墊材料塑料微球，其用量以玻璃制品面積計(jì)算小于100 粒 /cm2。上述聚合物分散負(fù)性液晶的反式電控調(diào)光玻璃，其中所述透明導(dǎo)電玻璃為浮法平板厚玻璃鍍氧化錫或氧化銦錫透明導(dǎo)電膜，方電阻30 50 Ω，其玻璃厚度為3 5mm。上述聚合物分散負(fù)性液晶的反式電控調(diào)光玻璃，其中所述聚合物分散負(fù)性液晶薄膜的厚度經(jīng)拉伸大于所用襯墊材料直徑。聚合物分散負(fù)性液晶的反式電控調(diào)光玻璃的制造需要在潔凈車間進(jìn)行，與本發(fā)明人先前申報(bào)專利“反式結(jié)構(gòu)壓光效應(yīng)調(diào)光玻璃”(201210324128.4)制備方法類似，基本步驟是:第一步，配制預(yù)聚物用15 25%的烷氧基壬苯基丙烯酸酯、65 75%的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、I 3 %的增韌劑丁腈橡膠、3 5 %的鏈轉(zhuǎn)移劑2-巰基乙醇和3 5 %的光引發(fā)劑1173配制預(yù)聚物，將混合物在室溫條件下攪拌2分鐘充分混合均勻。第二步，配制液晶膠將第一步配制的預(yù)聚物與向列相負(fù)性液晶材料以1:1的質(zhì)量比混合，室溫下用攪拌器攪拌2分鐘使其充分混合形成液晶膠，液晶膠呈無(wú)色透明狀態(tài)，且粘度較小。第三步，清潔玻璃基板把厚度3 5_的透明導(dǎo)電玻璃切割成需要的尺寸，在去離子純凈水中加入清潔劑對(duì)玻璃基板進(jìn)行清洗，使玻璃表面潔凈無(wú)污物，用純凈水沖洗干凈，再用清潔無(wú)塵干布擦拭去除水潰。第四步，撒布襯墊料在噴霧器中注入稀釋溶劑揮發(fā)性膠粘劑(如502瞬干膠粘劑兌無(wú)水酒精或乙酸丁酯試劑)，溶劑中加入10 20 μ m的襯墊料微球粉，向一片玻璃上適量噴灑該溶劑，待溶劑揮發(fā)掉，襯墊料塑料微球粘結(jié)在玻璃表面。第五步，合玻璃在濕法撒布了襯墊料的一片玻璃上合上另一片玻璃，傾斜放到專用搪瓷盤槽池中，下端于側(cè)邊用不銹鋼鐵夾子夾住，上端插進(jìn)注射器針頭，使兩片玻璃中間形成極薄的楔形空隙。第六步,灌注液晶膠將適量的前述配置好的液晶膠用注射器灌注到兩片玻璃的空隙中，待液晶膠留到玻璃下方，漸漸抽出注射器針頭，合攏玻璃，取下鐵夾子，使液晶膠均勻充滿玻璃空隙。第七步,壓盒把夾膠玻璃從槽池中取出放到鋪有厚玻璃的水平桌面上，在玻璃上加放兩張厚玻璃重物對(duì)液晶膠層施加壓力擠出多余液晶膠使液晶膠層厚度均勻，并用潔凈無(wú)塵紙擦凈多余液晶月父。第八步，紫外曝光將前述灌注了液晶膠的兩片玻璃在紫外光燈下曝光，使預(yù)聚物與向列相液晶的混合物初步發(fā)生相分離，紫外光燈強(qiáng)度適中(如光強(qiáng)通量400W/m2)，曝光時(shí)間大約I分鐘，預(yù)聚物發(fā)生聚合反應(yīng)，向列相負(fù)性液晶從聚合物中析出，形成直徑小于Iym的液晶微滴，此時(shí)制品外觀為散射霧態(tài)，立即關(guān)閉電源停止曝光。第九步，拉伸固化當(dāng)制品曝光經(jīng)短時(shí)間曝光發(fā)生相分離，但遠(yuǎn)還沒有充分固化，使用特制的玻璃吸盤拉伸裝置對(duì)兩張玻璃施加力度適當(dāng)?shù)拇怪辈ＡП砻嬗蟹蛛x傾向的拉伸應(yīng)力，制品又變成透明狀態(tài)，持續(xù)施加拉伸應(yīng)力數(shù)小時(shí)，進(jìn)行充分固化，由此制得由兩片透明導(dǎo)電玻璃夾層聚合物分散負(fù)性液晶薄膜構(gòu)成的反式電控調(diào)光玻璃。上述聚合物分散負(fù)性液晶的反式電控調(diào)光玻璃，常態(tài)為透明態(tài)，施加電壓后變?yōu)樯⑸鋺B(tài)。通過施加和去掉電壓可實(shí)現(xiàn)調(diào)光玻璃的透明與散射兩個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換，與現(xiàn)有的透明導(dǎo)電膠片夾聚合物分散正性液晶電控調(diào)光玻璃具有相反功能效果。上述聚合物分散負(fù)性液晶的反式電控調(diào)光玻璃制備方法中所用到的原材料均為市場(chǎng)上已知商品，所涉及攪拌器、噴霧器、紫外光燈和玻璃切割機(jī)均為公知的工具設(shè)備。所涉及的紫外光燈曝光臺(tái)和吸盤拉伸裝置為特殊設(shè)計(jì)安裝，液晶膠為特殊配方。本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明聚合物分散負(fù)性液晶的反式電控調(diào)光玻璃的原理:所述調(diào)光玻璃在常態(tài)下呈透明狀態(tài)，液晶微滴為沿拉伸方向的垂面長(zhǎng)橢球體，液晶微滴中液晶分子沿橢球長(zhǎng)軸方向大致取向，因此液晶微滴表現(xiàn)為各向異性單軸晶體的性質(zhì)，如選擇聚合物折射率\與液晶尋常光折射率η。相等，光線垂直通過聚合物分散液晶薄層時(shí)，沒有雙折射效應(yīng)，光透射，當(dāng)然視角不好，側(cè)面看有雙折射效應(yīng)，薄膜有淡霧。高分子材料如聚乙烯，有低密度、中密度和高密度之分，通常低能情況下物質(zhì)質(zhì)量守恒，拉伸作用使制品聚合物分散液晶層體積增力口，但密度下降而已，因此本發(fā)明中的紫外光膠粘劑邊固化邊拉伸可以理解為形成了低密度的彈性體聚合物。對(duì)反式電控調(diào)光玻璃的兩片透明導(dǎo)電玻璃施加電壓，調(diào)光玻璃呈散射態(tài)。此時(shí)的聚合物分散負(fù)性液晶薄層中的液晶分子受到電場(chǎng)作用由垂面排列變?yōu)檠孛娑S混亂排列，此刻液晶微滴即不是各向同性的普通液體，也不能當(dāng)作各向異性的單軸晶體，因此光線通過聚合物分散液晶薄層時(shí)被強(qiáng)烈散射。本發(fā)明的聚合物分散負(fù)性液晶的反式電控調(diào)光玻璃可以實(shí)現(xiàn)這樣一種功能:通過對(duì)其兩片透明導(dǎo)電玻璃施加電壓就能實(shí)現(xiàn)調(diào)光玻璃的透明與散射變化，在常態(tài)時(shí)表現(xiàn)為透明態(tài)，當(dāng)施加電場(chǎng)時(shí)即變?yōu)樯⑸鋺B(tài)，撤去電壓又恢復(fù)透明態(tài)。本發(fā)明聚合物分散負(fù)性液晶的反式電控調(diào)光玻璃與現(xiàn)有正式電控調(diào)光玻璃相比，具有新特征:現(xiàn)有電控調(diào)光膜夾鋼化玻璃的制造技術(shù)要求高，除同樣要求液晶等原材料電子級(jí)純，生產(chǎn)車間環(huán)境要求千級(jí)凈化等外，其生產(chǎn)設(shè)備覆膜機(jī)和熱固化恒溫箱等要求高精密度。首先在潔凈車間制作出透明導(dǎo)電膠片夾聚合物分散液晶薄層的膠片制品，然后再將膠片制品夾到兩張鋼化玻璃之間。直接用透明導(dǎo)電玻璃做正式電控調(diào)光玻璃就比用透明導(dǎo)電膠片做就容易些。目前反式電控調(diào)光玻璃雖有專利技術(shù)但沒有產(chǎn)品，加之正式電控調(diào)光膜生產(chǎn)線投資巨大，生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品價(jià)格昂貴，每平米數(shù)千元，產(chǎn)品只能應(yīng)用到超豪華裝修領(lǐng)域。本發(fā)明采用應(yīng)變液晶技術(shù)制造聚合物分散負(fù)性液晶反式電控調(diào)光玻璃，投資小(僅是潔凈車間的投資，設(shè)備只是數(shù)千元的紫外光燈曝光臺(tái))，工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品成本低(原材料成本低于每平米300元)，應(yīng)用廣泛。反式電控調(diào)光玻璃因其具有相反的效果，通常情況下不加電是透明態(tài)，只在短時(shí)間內(nèi)需要施加電壓變散射以保護(hù)隱私，可能更受用戶青睞而具有特殊應(yīng)用價(jià)值。正式電控調(diào)光膜再夾到鋼化玻璃之間的制品因?yàn)榻缑娑?，開態(tài)透光率接近70%，反式電控調(diào)光玻璃不加電透光率也能接近70%，施加電壓散射霧度也和正式電控調(diào)光玻璃散射態(tài)霧度相當(dāng)。本發(fā)明不宜使用薄透明導(dǎo)電玻璃，薄玻璃太軟，拉伸受力不均勻，制品留有明顯的玻璃吸盤圓圈痕跡。


下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步解釋。圖1本發(fā)明聚合物分散負(fù)性液晶的反式電控調(diào)光玻璃常態(tài)示意圖。圖2本發(fā)明聚合物分散負(fù)性液晶的反式電控調(diào)光玻璃霧態(tài)示意圖。圖1中，101透明導(dǎo)電玻璃，102聚合物分散負(fù)性液晶薄膜中液晶微滴為橢球形狀，常態(tài)下負(fù)性液晶分子大致垂面取向，反式電控調(diào)光玻璃呈現(xiàn)透明狀態(tài)；圖2中，201透明導(dǎo)電玻璃，202對(duì)聚合物分散負(fù)性液晶的反式電控調(diào)光玻璃施加電壓，液晶分子二維沿面混亂排列，呈現(xiàn)散射狀態(tài)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1，聚合物分散負(fù)性液晶的反式電控調(diào)光玻璃在潔凈車間制造，制備方法步驟是:第一步，配制預(yù)聚物 用20 %的烷氧基壬苯基丙烯酸酯、70 %的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、2 %的增韌劑丁腈橡膠、3 %的鏈轉(zhuǎn)移劑2-巰基乙醇和5 %的光引發(fā)劑1173配制預(yù)聚物，將混合物在室溫條件下攪拌2分鐘充分混合均勻，預(yù)聚物固化后折射率為np = 1.517。第二步，配制液晶膠將第一步配置的預(yù)聚物與向列相負(fù)性液晶材料(負(fù)性液晶HNG720200-100由江蘇和成顯示科技股份有限公司提供)以1:1的質(zhì)量比混合，室溫下用攪拌器攪拌2分鐘使其充分混合形成液晶膠，液晶膠呈無(wú)色透明狀態(tài)，且粘度較小。第三步，清潔玻璃基板把3mm厚方電阻30Ω的透明導(dǎo)電玻璃(江陰興勁特種玻璃有限公司提供)切割成1200X600mm的尺寸，在純凈水槽中加入清潔劑對(duì)玻璃基板進(jìn)行清洗，使玻璃表面潔凈無(wú)污物，用純凈水沖洗干凈，再用潔凈無(wú)塵干布擦拭去除水潰。第四步，撒布襯墊料在噴霧器中注入502瞬干膠粘劑兌乙酸丁酯試劑，溶劑中加入直徑為10 μ m的襯墊料塑料微球粉，向一片玻璃上適量噴灑該溶劑，待溶劑揮發(fā)掉，襯墊料塑料微球粘結(jié)在玻璃表面。第五步，合玻璃在濕法撒布了襯墊料的一片玻璃上合上另一片玻璃，傾斜放到專用搪瓷盤槽池中，下端于側(cè)邊用不銹鋼鐵夾子夾住靠在搪瓷盤里，上端靠在搪瓷盤邊沿，插進(jìn)注射器針頭，使兩片玻璃中間形成極薄的楔形空隙。第六步,灌注液晶膠將適量的前述配制好的液晶膠以10g/m2的用量注射到兩片玻璃的空隙中，待液晶膠流到玻璃下方，漸漸抽出注射器針頭，合攏玻璃，取下鐵夾子，使液晶膠均勻充滿透明導(dǎo)電玻璃空隙，灌注過程中如有液晶膠從底邊溢出則滴進(jìn)搪瓷盤里可收集。第七步，壓盒把夾膠玻璃從搪瓷盤中取下平放在鋪著厚玻璃桌面上，玻璃上疊加放上另外兩張玻璃重物壓盒使液晶膠層均勻，并用潔凈無(wú)塵紙擦凈擠出的多余液晶膠。第八步，紫外曝光將前述灌注了液晶膠的兩張玻璃留有5mm等寬錯(cuò)位，以便焊接導(dǎo)電引線，在紫外光燈下初步曝光，使預(yù)聚物與向列相負(fù)性液晶的混合物發(fā)生相分離，紫外光燈光通量400W/m2，曝光時(shí)間I分鐘，此時(shí)制品由透明變?yōu)樯⑸潇F態(tài)，立即關(guān)閉電源停止曝光。第九步，拉伸固化在避光環(huán)境下(弱光環(huán)境，不應(yīng)有陽(yáng)光中紫外散射光照到制品上，否則制品留有吸盤痕跡)，使用特制的玻璃吸盤陣列拉伸裝置對(duì)夾了聚合物分散負(fù)性液晶層的兩張透明導(dǎo)電厚玻璃施加力度適當(dāng)?shù)拇怪辈ＡП砻娴姆蛛x拉伸應(yīng)力，制品又變成透明狀態(tài)，持續(xù)施加拉伸應(yīng)力3小時(shí)充分固化，由此制得由兩片超平透明導(dǎo)電厚玻璃夾層聚合物分散負(fù)性液晶薄膜構(gòu)成的較大面積的反式電控調(diào)光玻璃。
權(quán)利要求
1.一種反式電控調(diào)光玻璃，其特征在于其由兩片透明導(dǎo)電厚玻璃夾聚合物分散負(fù)性液晶層構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反式電控調(diào)光玻璃，其特征在于聚合物分散負(fù)性液晶層是由預(yù)聚物和負(fù)性向列相液晶的混合物以約1:1的質(zhì)量比混合后在一定條件下經(jīng)紫外光固化而制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反式電控調(diào)光玻璃制備過程為:將預(yù)聚物與負(fù)性向列相液晶的混合物灌注到兩片透明導(dǎo)電厚玻璃之間，經(jīng)初步紫外光曝光發(fā)生相分離，停止曝光立即用玻璃吸盤對(duì)兩片玻璃施加垂直玻璃表面的拉伸應(yīng)力，后續(xù)的聚合反應(yīng)使聚合物形成垂面定向聚合形態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反式電控調(diào)光玻璃，其特征在于預(yù)聚物是由可聚合單體丙氧基壬苯基丙烯酸酯15 25%，三羥甲基丙烷三丙烯酸酯65 75%，鏈轉(zhuǎn)移劑癸二酸3 5%，3 5%的增韌劑丁腈橡膠，光引發(fā)劑1173為3 5%，所述百分比均為質(zhì)量百分比，預(yù)聚物固化后折射率大致是np = 1.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的預(yù)聚物與負(fù)性向列相液晶的混合物，其特征在于所述負(fù)性向列相液晶材料的尋常光折射率約為η。= 1.5，非常光折射率約為= 1.7以上，雙折射率差在0.2 0.25之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備過程，其制品特征在于反式聚合物分散液晶的聚合物經(jīng)拉伸被垂面定向聚合，使液晶微滴中液晶分子在垂面方向大致取向，調(diào)光玻璃常態(tài)透明。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備過程，其制品特征在于對(duì)調(diào)光玻璃施加電場(chǎng)，聚合物分散負(fù)性液晶薄膜中的液晶分子垂直電場(chǎng)方向二維混亂排列，調(diào)光玻璃在電場(chǎng)作用下變成散射態(tài)。
8.這種反式電控調(diào)光玻璃可以做出大面積產(chǎn)品，能達(dá)到與正式電控調(diào)光玻璃相反效果，在室內(nèi)裝修等方面有其特殊應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于應(yīng)變液晶原理制造的聚合物分散負(fù)性液晶的反式電控調(diào)光玻璃，它由兩片浮法超平透明導(dǎo)電厚玻璃夾層聚合物分散負(fù)性液晶薄膜所構(gòu)成。聚合物分散負(fù)性液晶的預(yù)聚物是由可聚合單體加入光引發(fā)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑、增韌劑等組成的，紫外光固化預(yù)聚物與向列相液晶混合成液晶膠，制備中施加了拉伸應(yīng)力使聚合物垂面定向聚合，負(fù)性液晶分子垂面排列，聚合物分散負(fù)性液晶的反式電控調(diào)光玻璃具有透明外觀，當(dāng)施加電壓時(shí)，液晶分子沿面二維混亂排列，該反式電控調(diào)光玻璃變成散射狀態(tài)。本發(fā)明制備的聚合物分散負(fù)性液晶的反式電控調(diào)光玻璃能制備出較大面積的產(chǎn)品，應(yīng)用于室內(nèi)裝修等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G02F1/1334GK103197459SQ20131013580
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月19日
發(fā)明者范志新, 高攀, 馮昌喜, 焦龍, 張進(jìn), 戴愛華 申請(qǐng)人:南京晶多新材料科技有限公司