[发明专利]一种紫外分步聚合制备宽波段光屏蔽薄膜材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于液晶材料应用领域，提供了一种紫外分步聚合制备宽波段光屏蔽薄膜材料的方法。该材料可广泛应用于液晶显示器用光增亮膜、建筑门窗玻璃贴膜或涂料以及军事用红外隐身屏蔽材料等领域。

背景技术

胆甾相(N*相)液晶是最早发现的液晶材料之一，同时也是目前应用非常广泛的液晶材料。其形成条件主要有两种，一种为液晶分子本身具有手性结构，二为向列相液晶中掺杂手性化合物。由于手性结构的存在，在分子间特殊的相互作用下，使得N*相液晶具有周期性的螺旋排列方式，其液晶分子旋转360°所需要的距离称为螺距(P)。对于向列相液晶掺杂手性化合物所形成的N*相液晶，其掺杂不同种类及含量的手性化合物会对N*相液晶的螺距产生不同的影响，P＝1/(HTP×X_c)，其中HTP为手性化合物的螺旋扭曲力，X_c为手性化合物在液晶中的摩尔分数。因此，在手性化合物含量一定的情况下，手性化合物的螺旋扭曲力越大，N*相液晶的螺距越小。

N*相液晶具有选择性反射入射光的特性，其反射入射光的波长为λ＝nP，反射入射光的波长宽度为Δλ＝ΔnP，其中n和Δn分别为N*相液晶材料的平均折射率和双折射指数。在反射波长宽度内，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。一般而言，对于无色的有机材料而言，其Δn的数值一般小于0.3，在可见光区，N*相液晶的反射波宽为100nm左右。如果想进一步增加反射波宽范围，根据公式Δλ＝ΔnP，增大螺距是比较可行的，目前常用的方法是将N*相液晶复合体系中螺距形成梯度分布或非均匀分布。

针对不同波段范围入射光的反射可以有效实现屏蔽不同波段入射光的效果，反射波段范围在可见光区域的N*相液晶复合材料可以应用于节能环保的液晶显示器的光增亮膜等；反射波段范围在近红外光区域的N*相液晶复合材料可以应用于节能环保的建筑门窗玻璃贴膜或者涂料等；反射波段范围在中红外光区域的N*相液晶复合材料可以应用于军事领域的红外隐身屏蔽材料等。因此，宽波段光屏蔽薄膜材料在诸多领域具有重要的应用前景，从而吸引了众多国内外学者的广泛关注。1995年，荷兰科学家D.J.Broer教授研究小组(CN97191106.1)通过分子扩散的原理，根据染料吸收紫外光的性质，在薄膜厚度方向形成紫外光强度梯度，进而制备了具有螺距梯度分布的N*相液晶复合薄膜。他们所制备的宽波反射薄膜可以反射整个可见光波长范围的圆偏振光。由于单体在液晶中的扩散程度与紫外光强度有关，因此这种方法所形成的波宽对紫外强度十分敏感，在制造过程中需要使用单色光传感器对偏振片进行检测，其工艺比较复杂，较难控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单的宽波段光屏蔽薄膜材料的制作方法，原料简单易得，工艺简单，成本较低。

用紫外分步聚合制备宽波段光屏蔽薄膜材料的方法，其具体制备工艺为：

步骤1：将向列相液晶、手性化合物、紫外自由基可聚合单体、紫外自由基光引发剂、紫外阳离子可聚合单体和紫外阳离子光引发剂按照一定质量比混合均匀，其中向列相液晶的重量百分比为：40～90％；手性化合物的重量百分比为：1～10％；紫外自由基可聚合单体的重量百分比为：1～20％；紫外自由基光引发剂的重量百分比为：0.1～10％；紫外阳离子可聚合单体的重量百分比为：1～30％；紫外阳离子光引发剂的重量百分比的0.1～10％，将混合物加热至各向同性态，用振荡器振荡多次，混合均匀，降温发生各向同性态-胆甾相的转变，即制得混配的胆甾相液晶复合体系，操作过程中避光。

步骤2：将步骤1混配的胆甾相液晶复合体系灌入到预先经过平面取向处理的液晶盒中，液晶盒的厚度为10～100μm；对处理后的液晶盒首先在0～40℃的温度范围内，采用波长为365nm的紫外光辐照5～100min，紫外光辐照度为0.1～100mW/cm²，使紫外自由基可聚合单体发生聚合，固定30～50％范围的的小螺距(0～40℃的螺距范围0.1～1.0μm)，然后用热台对复合体系加热，在40～100℃的另一温度范围内，采用波长为254nm的紫外光辐照5～100min，紫外光辐照度为0.1～100mW/cm²，使紫外阳离子可聚合单体发生聚合，固定50～70％范围的大螺距(40～100℃的螺距范围1.0～3.0μm)。