一種液晶物理凝膠復合材料的制備方法及其產(chǎn)品的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于液晶材料合成領域，更具體地，涉及一種液晶物理凝膠復合材料的制 備方法及其廣品。
【背景技術】
[0002] 液晶在一維或二維遠程有序的獨特結構使其能在力、電或磁等外場作用下取向， 可廣泛應用于顯示、光學與電光器件、生物檢測等領域。流動性是賦予液晶對外場快速響應 的重要特性之一，但該屬性弱化了液晶的力學強度，限制了液晶器件的進一步發(fā)展。如何獲 得兼具快速刺激響應和高強度的液晶材料是拓展其應用領域的關鍵。
[0003] 將液晶分散在基體中制得的液晶分散體兼具液晶的光學性能和刺激響應性及基 體材料的強度和易加工的優(yōu)勢。液晶物理凝膠是一類新穎的刺激-響應、熱可逆的液晶分 散體，在大面積、超薄、柔性的光散射型電光顯示、信息存儲和高端防偽等領域有廣闊的應 用前景。然而，此類材料較低的強度導致其耐電壓性低和抗剪切力弱，并最終影響實際應 用。通過調(diào)節(jié)凝膠因子的化學結構，可提高液晶物理凝膠的儲能模量和降低其驅動電壓。如 采用二（對甲基芐叉）山梨醇（MDBS)和二（3, 4-二甲基芐叉）山梨醇（DMDBS)代替常用 的亞芐基山梨醇（DBS)凝膠劑可提高5CB液晶的凝膠能力，當添加質量分數(shù)為1. 5%的凝膠 因子時，制得的物理凝膠的儲能模量可達到l〇4Pa以上。但該模量仍然偏低，無法滿足高端 應用領域的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有液晶材料及液晶物理凝膠強度不高的缺陷，本發(fā)明提供了一種液晶物理 凝膠復合材料的制備方法及其產(chǎn)品，其目的在于利用無機納米粒子來改善液晶物理凝膠的 力學性能。
[0005] 按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種液晶物理凝膠復合材料的制備方法，其特征 在于，該方法包括以下步驟：
[0006] (1)將無機納米粒子與液晶材料進行混合，然后在20°C~55°C下超聲波輔助分 散，得到均勻分散的液晶/納米粒子分散液，其中所述無機納米粒子按照液晶材料質量的 0? 3%~10. 0%進行配料；
[0007] (2)稱取有機小分子凝膠因子，然后將其加入步驟⑴所得到的所述液晶/無機納 米粒子分散液，然后攪拌得到均勻分散的液晶/凝膠因子/納米粒子分散液，其中所述有機 小分子凝膠因子按照液晶材料質量的〇. 3%~5. 0%進行配料；
[0008] (3)將步驟⑵所得到的所述液晶/凝膠因子/無機納米粒子分散液在100°C~ 150°C的溫度下加熱，并同時劇烈攪拌，直至凝膠因子完全溶解在所述分散液中，自然冷卻 至室溫，靜置即可得到所需的液晶物理凝膠復合材料。
[0009] 優(yōu)選地，所述無機納米粒子優(yōu)選為納米二氧化娃、納米氧化鋅、納米氧化錯、納米 二氧化鈦、納米碳酸媽或納米碳化娃；所述無機納米粒子的平均粒徑為l〇nm~500nm。
[0010] 優(yōu)選地，所述無機納米粒子的質量進一步設定為所述液晶材料質量的1 %~3%。
[0011] 優(yōu)選地，所述凝膠因子為亞芐基山梨醇、二（對甲基芐叉）山梨醇、二（3, 4-二甲 基芐叉）山梨醇、環(huán)己二胺、月桂酰-丙氨酸甲酯或N-脂肪酰谷氨酸。
[0012] 優(yōu)選地，所述液晶為向列相液晶。
[0013] 按照本發(fā)明的另一方面，還提供了一種液晶物理凝膠復合材料，其特征在于，該復 合材料是無機納米粒子增強的液晶物理凝膠復合材料，其除了包括作為基本配料的液晶材 料和有機小分子凝膠因子之外，還額外包含無機納米粒子，該無機納米粒子均勻分散于所 述液晶材料中，與凝膠因子形成相互貫穿的網(wǎng)絡結構；所述無機納米粒子的質量為所述液 晶材料質量的0. 3%~10. 0%，所述有機小分子凝膠因子的質量為所述液晶材料質量的 0? 3%~5. 0%〇
[0014] 總體而言，通過本發(fā)明所構思的以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，由于將無機納米 粒子材料引入到液晶物理凝膠的制備中，一方面利用無機納米粒子自身強度提升液晶物理 凝膠復合材料的力學性能，另一方面利用無機納米粒子，形成相互貫穿的網(wǎng)絡結構，進一步 提高復合材料的力學強度。所得液晶物理凝膠復合材料的模量不僅顯著高于普通的液晶物 理凝膠，而且液晶物理凝膠復合材料的電光性能不受添加的無機納米粒子的影響。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明實施例1制備的液晶物理凝膠復合材料的掃描電鏡照片。
[0016] 圖2是本發(fā)明實施例1-3和對比例制備的液晶物理凝膠復合材料的儲能模量曲 線。
【具體實施方式】
[0017] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要 彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0018] 實施例1
[0019] 將2. 0g的5CB和0. 04g納米二氧化硅混合，其中納米二氧化硅的平均粒徑為 250nm，在20°C下超聲波輔助分散得到均勻分散的5CB/納米二氧化硅粒子分散液。
[0020] 再向上述分散液中加入0. 04g亞芐基山梨醇（DBS)，攪拌得到均勻分散的5CB/ DBS/納米二氧化硅分散液。
[0021] 將5CB/DBS/納米二氧化硅分散液在劇烈攪拌下于140°C加熱至凝膠因子完全溶 解在液晶中，然后將混合物自然冷卻至室溫，靜置即可得到液晶物理凝膠復合材料；其中納 米二氧化硅的質量為5CB質量的2. 0%，DBS的質量為5CB質量的2. 0%。
[0022] 實施例2
[0023] 以所述的相同步驟重復實施例1，區(qū)別在于，其中納米二氧化硅與5CB的質量比為 1. 0%〇
[0024] 實施例3
[0025] 以所述的相同步驟重復實施例1，區(qū)別在于，其中納米二氧化硅與5CB的質量比為 3. 0%〇
[0026] 實施例4
[0027] 將2. 0g的E7和0. 006g納米氧化鋅混合，其中納米氧化鋅的平均粒徑為10nm，在 55°C下超聲波輔助分散得到均勻分散的E7/納米氧化鋅粒子分散液。
[0028]再向上述分散液中加入0? 10g有機小分子二（對甲基芐叉）山梨醇（MDBS)，攪拌 得到均勻分散的E7/MDBS/納米氧化鋅分散液。
[0029] 將E7/MDBS/納米氧化鋅分散液在劇烈攪拌下于150°C加熱至凝膠因子完全溶解 在液晶中，然后將混合物自然冷卻至室溫，靜置即可得到液晶物理凝膠復合材料；其中納米 氧化鋅的質量為E7質量的0. 3%，MDBS的質量為E7質量的5. 0%。
[0030] 實施例5
[0031] 將2. 0g的7CB和0. 2g納米氧化鋁混合，其中納米氧化鋁的平均粒徑為500nm，在 40°C下超聲波輔助分散得到均勻分散的7CB/納米氧化鋁粒子分散液。
[0032]再向上述分散液中加入0. 006g二（3, 4-二甲基芐叉）山梨醇（DMDBS)，攪拌得到 均勻分散的7CB/DMDBS/納米氧化鋁分散液。
[0033] 將7CB/DMDBS/納米氧化鋁分散液在劇烈攪拌下于100°C加熱至凝膠因子完全溶 解在液晶中，然后將混合物自然冷卻至室溫，靜置即可得到液晶物理凝膠復合材料；其中納 米氧化鋁的質量為7CB質量的10. 0%，DMDBS的質量為7CB質量的0. 3%。
[0034] 實施例6
[0035] 將2. 0g的8CB和0.lg納米碳酸f丐混合，其中納米碳酸f丐的平均粒徑為80nm，在 50°C下超聲波輔助分散得到均勻分散的8CB/納米碳酸鈣粒子分散液。
[0036] 再向上述分散液中加入0. 04g環(huán)己二胺，攪拌得到均勻分散的8CB/環(huán)己二胺/納 米碳酸鈣分散液。
[0037] 將8CB/環(huán)己二胺/納米碳酸鈣分散液在劇烈攪拌下于145°