[发明专利]一种热致变色薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种热致变色膜，由多层温敏变色材料组成，每层温敏变色材料包括高分子网络骨架、液晶分子和染料；所述高分子网络骨架中聚合物分散液晶网络结构与聚合物稳定液晶网络结构共存，具体结构包括含有网孔的高分子基体，及其所述网孔内部垂直排列的高分子网络；所述液晶分子分散在所述高分子网络骨架内部，具有近晶相～胆甾相的转变，且不同温敏变色材料层中的液晶分子的相变温度不同；所述高分子网络骨架和所述液晶分子之间分散有染料，且不同温度变色材料层内的染料对不同波段的可见光具有吸收。

2.根据权利要求1所述的热致变色膜，其特征在于，所述液晶分子为具有SmA～N*相转变的液晶材料，且层与层之间的液晶材料相变温度相差0.2℃以上。

3.根据权利要求1所述热致变色膜，其特征在于，制备每层温敏变色材料原料中的液晶材料、可聚合单体、染料的配比为：

液晶材料：10.0～90.0重量份；

可聚合单体：10.0～80.0重量份；

染料：0.01～20.0重量份。

4.根据权利要求3所述的热致变色膜，其特征在于，所述可聚合单体包括液晶性可聚合单体和非液晶性可聚合单体，其中：所述非液晶性可聚合单体为非液晶性紫外光可聚合单体，选自下列物质中的一种或多种：不饱和聚酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、多烯硫醇体系、聚醚丙烯酸酯、水性丙烯酸酯和乙烯基醚类；所述液晶性可聚合单体为液晶性紫外光可聚合单体，选自下列物质中的一种或多种：

其中，m、n为4～8的整数，x、y为1或2，E、Q各自独立为丙烯酸酯基、环氧基团、聚氨酯丙烯酸酯基或巯基。

5.根据权利要求1所述的热致变色膜，其特征在于，每层复合材料中高分子网络的网孔尺寸大小为1μm～100μm。

6.权利要求1～5任一所述热致变色膜的制备方法，是将包含液晶材料、可聚合单体和染料的混合物通过分步聚合的方法形成高分子网络骨架，首先使可聚合单体发生不完全聚合，然后在施加电场的情况下，使得剩余的可聚合单体聚合完全，构建出聚合物分散液晶网络结构与聚合物稳定液晶网络结构共存的高分子网络骨架，得到热致变色膜。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述可聚合单体是紫外光可聚合单体，所述分步聚合的方法包括紫外光引发的预聚和在紫外光及电场共同作用下的加电聚合。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述可聚合单体包括非液晶性紫外光可聚合单体和液晶性紫外光可聚合单体；所述紫外光引发的预聚使得体系中10％～90％的非液晶性紫外光可聚合单体和0.1％～90％的液晶性紫外光可聚合单体实现聚合，形成具有一定粘度的基底和具有网孔的初步的高分子基体，之后再通过紫外光和电场共同作用下的加电聚合使网孔内聚合形成具有明显垂直取向的高分子网络。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，通过多层涂膜的方式制备热致变色膜，包括以下步骤：

1)将包含液晶材料LC₁、可聚合单体、染料R₁和引发剂的混合涂料T₁均匀涂布在导电薄膜上，形成涂层L₁；随后在惰性气体保护的条件下利用紫外光照射涂层L₁，使涂层L₁中非液晶性紫外光可聚合单体和的液晶性紫外光可聚合单体发生不完全聚合反应，得到预聚层Y₁；

2)将包含液晶材料LC₂、可聚合单体、染料R₂和引发剂的混合涂料T₂均匀涂布在预聚层Y₁上，形成涂层L₂；随后在惰性气体保护的条件下利用紫外光照射涂层L₂，使涂层L₂中非液晶性紫外光可聚合单体和的液晶性紫外光可聚合单体发生不完全聚合反应，得到预聚层Y₂；

3)重复上述步骤，直至得到预聚层Y_n，n为自然数；

4)将另一块导电薄膜铺在预聚层Y_n上，通过导电薄膜施加电场，同时继续对薄膜进行紫外光照射，使导电薄膜内部剩余的可聚合单体聚合完全，得到热致变色薄膜。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，通过将多层温敏变色薄膜叠加的方式制备热致变色膜，包括以下步骤：

1)将包含液晶材料LC₁、可聚合单体、染料R₁和引发剂的混合物转移至两片导电薄膜之间，通过紫外光照射使其中的非液晶性紫外光可聚合单体和的液晶性紫外光可聚合单体发生不完全聚合反应，然后对导电薄膜施加电场，并继续进行紫外光照射，使剩余的可聚合单体聚合，得到温敏变色薄膜F₁；

2)将包含液晶材料LC₂、可聚合单体、染料R₂和引发剂的混合物转移至两片导电薄膜之间，通过紫外光照射使其中的非液晶性紫外光可聚合单体和的液晶性紫外光可聚合单体发生不完全聚合反应，然后对导电薄膜施加电场，并继续进行紫外光照射，使剩余的可聚合单体聚合，得到温敏变色薄膜F₂；

3)重复上述步骤，直至得到温敏变色薄膜F_n，n为自然数；

4)将上述n层温敏变色薄膜进行叠加，得到热致变色薄膜。