反式液晶-聚合物分散薄膜的制備及光電性能研究.pdf

1、液晶/聚合物分散(liquid crystal/polymer dispersion，LCPD)光電薄膜是近20年發(fā)展起來的新型功能薄膜材料。LCPD光電薄膜可以應用于多種光電器件，如智能變色窗、濾波器、光開關等。并因其經濟易制而逐漸表現(xiàn)出較常規(guī)扭曲向列型液晶器件更大的發(fā)展?jié)摿蛢?yōu)勢，因此，引起了液晶界的廣泛關注。LCPD光電薄膜根據(jù)液晶和聚合物比例不同，可分為聚合物分散液晶(polymer dispersed liquid cryst

2、al，PDLC)與聚合物穩(wěn)定液晶(polymer stabilizedliquid crystal，PSLC)兩種。 LCPD薄膜光電變色主要依賴于液晶的光、電各向異性。電場下液晶取向從而改變液晶的折射率，造成體系光散射程度的不同達到變色的效果。和通常的LCPD分散薄膜相反，反式LCPD薄膜在電場下為不透明態(tài)，在無電場下為透明態(tài)。這對大多數(shù)時間需要透明態(tài)的光電器件來說，更加經濟和方便。因此，反式光電薄膜的研究成為當今LCPD薄膜

3、領域的一大熱點。但目前反式薄膜都需要特種液晶作為材料，如膽甾液晶、負性液晶、雙頻液晶等。而目前生產最易，成本最低的卻是正介電異向性(△ε>0)向列液晶。因此本文提出了一種新型反式模式——平行PSLC光電薄膜，利用向列液晶即可制備出成本更加低廉的反式光電薄膜。 本文設想該平行PSLC光電薄膜變色機理為：在無電場時，液晶在取向膜作用下平行基板排列。由于折射率趨近一致使薄膜透光率較高。當在薄膜上施加電場后，部分沒有被聚合物網(wǎng)絡限制的液

4、晶分子由于介電異向性沿電場排列，另一部分限制在網(wǎng)絡中的液晶則依然維持原來的平行基板狀態(tài)，折射率的差異造成薄膜的透光率下降，實現(xiàn)了光電薄膜的反式效果。選用5CB做為液晶材料，分別合成了含柔性鏈的可聚合丙烯酸單體4′-(4-氰基苯基)苯氧基丁基-甲基丙烯酸酯和不含柔性鏈的甲基丙烯酸-4′-(4-氰基聯(lián)苯)酯作為薄膜基體材料，制備了平行PSLC薄膜。并通過核磁共振氫譜(<'1>HNMR)對合成單體進行表征，用紫外-可見分光光度計和偏光顯微鏡(

5、POM)對薄膜的光電性能進行了測試。本文同時討論了柔性鏈、固化時間、溫度、配方對光電薄膜性能的影響。 通過對比兩種基體對薄膜透光率和光電性質的影響，可以看出使用單體4′-(4-氰基苯基)苯氧基丁基-甲基丙烯酸酯作為基體材料制備的薄膜在斷電狀態(tài)下具有高的透光率，通電狀態(tài)下有較低的透光率，實現(xiàn)了較好的反式效果。通過偏光POM照片看出，單體4′-(4-氰基苯基)苯氧基丁基-甲基丙烯酸酯中的極性棒狀基團可以在固化過程中與液晶共同在取向層

6、作用下取向，而不會破壞液晶分子的排列，使體系具有均一的折射率。因此盡管聚4′-(4-氰基苯基)苯氧基丁基-甲基丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸-4′-(4-氰基聯(lián)苯)酯折射率接近，但使用前者得到的反式薄膜的透光率比后者高得多。薄膜的紫外引發(fā)相分散在冰浴中進行，與在常溫下進行相分散相比，由于溫度較低，使聚合速度減慢，通過8小時以上的固化，可以得到相分散較好的PSLC光電薄膜。隨著固化時間增加，聚合物網(wǎng)絡變牢固，對液晶錨定能越大，薄膜的閾值電壓升高，