[发明专利]温敏显色的液晶微胶囊及其制备方法

说明书

本发明提供了一种温敏显色的液晶微胶囊，包括胶囊芯和胶囊壁，其中胶囊芯包括至少两种胆甾醇酯类液晶，胶囊壁由二氧化硅形成。本发明还公开了该温敏显色的液晶微胶囊的制备方法。本发明的温敏显色的液晶微胶囊根据作为芯材的液晶配方的不同，能在不同的温度范围随温度变化显示不同的颜色，而且在不影响反射率的同时，耐溶剂性可显著提升，从而提高液晶微胶囊的稳定性，扩大其应用范围。

技术领域

本发明涉及液晶微胶囊及其制备，具体涉及一种无机壁材的温敏显色的液晶微胶囊及其制备方法。

背景技术

液晶是介于固体与液体之间的一种特殊的形态，它既有液体的流动性又兼具晶体的各向异性。根据形成液晶态的物理条件，液晶主要分为溶致液晶与热致液晶，而热致液晶根据其内部分子排列的有序状态又可以分为向列相液晶、胆甾相液晶以及近晶相液晶。胆甾相液晶可以被认为是一种特殊的向列相液晶，液晶分子在短轴方向上排列成层，层内分子杂乱无章，但彼此平行排列，不同层分子长轴取向也各不相同，沿层的法线方向周期性旋转排列成螺旋结构。液晶分子的扭曲旋转会引起折射率的改变，从而反射特定波长的入射光，其中胆甾相液晶能反射的入射光波长与螺距P有关，可用布拉格反射公式表示：λ=2nPsinφ表示，其中λ为反射光的波长，n为胆甾相液晶的平均折射率，φ为反射光与液晶表面的夹角。当反射的入射光波长落在可见光范围内，即可达到显色的效果。大多数胆甾相液晶的螺距很容易受到外部（如磁场、电场、光、温度等）的影响而发生改变，因此胆甾相液晶在光学显色领域有着广泛的应用前景。然而，由于胆甾相液晶的流动性使其加工性能以及稳定性能均比较差，为了能保持其可调控的光学性能的应用，一般将胆甾相液晶进行微胶囊化处理。

微胶囊一般由壁材和芯材组成，壁材一般为天然高分子或者合成类高分子，目前常用的主要有明胶、阿拉伯胶以及烯烃类的聚合物。此类液晶微胶囊具有优异的耐水性，但不耐溶剂，从而限制了液晶微胶囊的应用领域。而且其传统的制备方法主要以复凝聚和原位聚合为主，其生产工艺复杂，不利于大批量生产。同时合成类的高分子的化学相容性和稳定性都没有无机材料优秀。

因此，需要提供一种耐溶剂性可显著提升且不影响反射率的温敏显色的液晶微胶囊。

发明内容

为解决上述问题，本发明的一个方面提供了一种温敏显色的液晶微胶囊，包括胶囊芯和胶囊壁，胶囊芯包括至少两种胆甾醇酯类液晶，胶囊壁由二氧化硅形成。在更优选的实施方案中，液晶微胶囊的粒径范围为1~50微米。

在优选实施方案中，胆甾醇酯类液晶为胆固醇乙酸酯、胆固醇丙酸酯、胆甾醇正丁酸酯、胆固醇壬酸酯、苯甲酸胆固醇脂、胆固醇油酸碳酸酯、胆甾醇油酸酯、氯化胆固醇、胆甾烯基亚油酸酯、胆甾醇肉桂酸酯、胆甾醇乙基碳酸酯、胆甾烯基异硬脂酰基碳酸酯、胆甾烯基丁烯酸酯或胆甾烯基碳酸酯。

在可选实施方案中，液晶微胶囊包括附加胶囊壁。在优选实施方案中，附加胶囊壁由有机高分子形成。

另一方面，本发明还公开了一种制备温敏显色的液晶微胶囊的方法，包括：a. 按照比例将胆甾醇酯类液晶和二氧化硅前驱体溶解于有机溶剂中，形成均一的油相；b. 配置含有乳化剂的水相；c. 将油相缓慢加入水相中，乳化得到含有油相液滴的乳液；d.调节乳液的pH值，反应形成壁材；以及e. 离心洗涤。

在优选实施方案中，步骤a还包括加入添加聚合物单体。

在优选实施方案中，二氧化硅前驱体为硅酸酯类或硅烷类化合物。

在优选实施方案中，二氧化硅前驱体和胆甾醇酯类液晶的质量比为1:1~1:10。

在优选实施方案中，乳化剂为非离子型表面活性剂、离子型表面活性剂和天然高分子中的一种或更多种。

在优选实施方案中，乳液的pH值范围为1~4或10~13。

有益效果：