[发明专利]一种热致变色薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能性液晶材料制备和应用技术领域，尤其涉及一种热致变色薄膜及其制备方法。

背景技术

不论是军工还是在日常生活中，热致变色材料都扮演者重要的角色。在军事领域中，现代战场中的变色术之一就是利用可逆变色材料，使被保护的目标表面的颜色随着背景的颜色不同而变色、与所处背景混成一体，从而达到视觉隐身的目的。例如，如果在军队营房的表面覆盖一层热致变色薄膜材料，冬天时就可以显示出周围沙土的颜色、春天时可以呈现周围植物的嫩绿色、夏天时显示出周围植物葱绿和鲜花的颜色、秋天则显示周围树木的枯黄色。

在日常生活中，热致变色材料可作为建筑玻璃的贴膜，这种薄膜无需任何能量驱动，气温较低时薄膜呈透明状态，不影响室内采集光线和热量；而气温较高时呈强烈光散射状态，屏蔽掉太阳光辐射能，同时避免室内人员的眼睛受强烈阳光的刺激，这样可以最大限度地达到建筑节能的目的；可以用于室内玻璃、隔断、墙体、灯罩、壁画、假花等，使其随室内温度变化而变色，营造出一个梦幻般的环境；可以作为蔬菜、水果及各种乳制品的适宜保存温度指示器，还可以作为指示冷热的智能型材料，做成指示冷热用的变色茶杯、婴儿用的汤勺、奶瓶等。

目前，热致变色材料的研究热点主要集中在如下几类材料上：

(1)无机热致变色材料，主要包括一些金属和金属氯化物、金属氧化物和多种金属氧化物的多晶体、钒酸盐、铬酸盐、钨酸盐等。这些无机变色材料主要优点是具有良好的耐温性、耐久性、耐光照及混合加工性，但其示温变色精度较低，同时其变色机理是利用物质固有的性质，无法自主选择所希望的变色温度和颜色，使其实际应用受到一定的限制。

(2)有机热致变色材料，根据其化合物的命名，可分为：三芳甲烷苯酞类、荧烷类、三苯甲烷类、席夫碱类、螺环类等。这些有机变色材料的主要优点是变色温度可选性较大、变色区间窄、颜色组合自由等，但是其耐久性，耐光照性较差，在温度较高时容易发生分解而失去温敏特性。

(3)液晶热致变色材料，主要为胆甾相液晶材料，胆甾相液晶材料虽然可以实现多层次可逆变色，但是其耐久性和成膜性较差，在很大程度上限制了其实际应用。

发明内容

为了解决现有的热致变色材料的变色温度和变化颜色不能任意设定等缺点，本发明提供了一种变色温度可调，变化颜色多样、可调的热致变色膜及其制备方法。

本发明提供的热致变色膜，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，以及所述网孔内部的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，且不同温敏变色材料层内的染料对不同波段的可见光具有吸收。

上述热致变色膜，制备每层温敏变色材料的原料中液晶材料、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。

作为上述技术方案的一个较好的选择，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。

作为上述技术方案的一个较好的选择，每层温敏变色材料中高分子网络骨架由可聚合单体通过分步聚合而成。