[发明专利]一种全反射波段可调控的液晶薄膜材料的制备方法

说明书

一种全反射波段可调控的液晶薄膜材料的制备方法，属于光学薄膜材料技术领域。将小分子向列相液晶、紫外自由基可聚合单体、手性化合物、紫外吸收染料和自由基光引发剂混合材料混合均匀，经紫外光辐照聚合后形成具有宽波反射特性的聚合物稳定胆甾相液晶薄膜，其体系内形成了螺距梯度分布的聚合物网络，将未反应的液晶及其他化合物洗出后得到聚合物网络；将与第一部分手性化合物旋向相反的光/热响应的手性化合物和小分子向列相液晶混合均匀，填充到聚合物网络中，即可得到具有光/热响应的全反射波段可调控的液晶薄膜材料。本发明制作工艺简单，方法灵活，材料来源丰富，价格低廉，应用领域广。

技术领域

本发明属于功能材料应用领域，提供了一种制备光/热响应的全反射波段可调控的单层胆甾相液晶薄膜的方法。该材料可以广泛应用于节能建筑玻璃、激光防护以及近红外光屏蔽膜的制备。

背景技术

液晶是自然界中物质存在的一种特殊形态，液晶具有晶体的光学各向异性又具有液体的流动性质，它是一种低维有序的流体。液晶分子的质心是无序的(晶体是有序的)，而其指向矢是有序的(普通液体无序)，因而液晶是一种对外场敏感的光学各向异性的物质。由于这种特殊的结构，液晶能够对光进行调制，因而被广泛应用在显示领域。反射波段在可见光区域的胆甾相液晶材料，可以应用在液晶显示器的光增亮膜上，我们知道，绝大多数的液晶自身不会发光，需要有背光源系统提供光源，由于背光源系统占整个主机的电耗比重很高，因此增加背光源本身的亮度非明智之举。使用光增亮膜可以显著增加液晶显示屏的光利用率和亮度，这种光增亮膜可以通过聚合物稳定胆甾相液晶薄膜来实现；反射波段在可见光区域的胆甾相液晶还可以应用于温度指示、肿瘤检查、防伪商标、反射液晶显示、彩色滤光片、反射型圆偏振片等方面。反射波段在近红外光区域的胆甾相液晶可应用于节能环保的建筑玻璃或者涂料方面。反射波段在中红外光区域的胆甾相液晶在军事上的屏蔽隐身方面具有潜在的应用前景。

胆甾相液晶又被称为手性向列相液晶(N*-LCs)，可以通过在向列相液晶中加入手性化合物而形成。由于其独特的螺旋结构，它可以选择性地反射不同波长的入射光，选择性反射入射光的波长λ＝nP，n为液晶材料的平均折射率，P为胆甾相液晶的螺距。单一螺距的胆甾相液晶选择性反射入射光的波长范围介于λ_max＝n_eP和λ_min＝n_oP之间(n_e和n_o分别为非寻常光折射率和寻常光折射率)；反射带宽Δλ＝λ_max-λ_min＝(n_e-n_o)P＝ΔnP(Δn＝n_e-n_o为双折射率)。本文反射带宽指的是反射带的宽度，在反射带宽内，与胆甾相液晶螺旋结构旋向相同的圆偏振光被反射，与胆甾相液晶螺旋结构旋向相反或者在反射带宽之外的圆偏振光被透射出去，其反射率只在50％左右，但在实际应用中需要一种整体透过率较好，某一波段光被全反射的材料。

一般而言，由于单一液晶薄膜中存在相反旋向的手性分子时会发生消旋现象，而叠加多层薄膜时，薄膜之间的折射率突变会明显的影响整体透过率。因此，在全反射的聚合物稳定胆甾相液晶研究领域中的一个重要研究目标是得到反射带灵活可调控，整体透过率高，制作工艺简单的薄膜材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单高效的方法制备光/热响应的全反射液晶薄膜材料，具有原材料简单易得，工艺简单，成本低等特点。

本发明利用聚合物网络的记忆效应制备光/热响应的全反射波段可调控的单层液晶薄膜，其具体的制备工艺为：

步骤1：将小分子向列相液晶、紫外自由基可聚合单体、手性化合物、紫外吸收染料和自由基光引发剂按照一定比例混合，加入溶剂超声后烘干溶剂，使混合物形成均匀体系，制得可聚合液晶复合体系，操作过程中避光。

步骤2：将步骤1混配的可聚合液晶复合体系灌入到平行取向液晶盒中，烘箱内防尘保存一定时间使体系稳定，烘箱温度低于体系清亮点10℃～15℃。