[发明专利]一种高衍射效率低驱动电压的全息聚合物分散液晶及其制备

说明书

本发明属于功能材料领域，具体涉及一种高衍射效率、低驱动电压的全息聚合物分散液晶电光功能材料及其制备方法。该全息聚合物分散液晶包括25～78.8份的可光聚合单体、0.2～5份的光引发剂、20～70份的液晶以及0.05～2份的热阻聚剂，其中可光聚合单体包括硫醇单体和烯烃单体，硫醇单体和烯烃单体中至少有一个为硅基单体，通过在制备全息聚合物分散液晶的配方中引入巯基或双键硅基单体，硅基单体的引入会显著降低液晶微滴的尺寸，减小光散射，且含硅聚合物表面能低，对液晶的锚定力降低，导致器件驱动电压降低，从而获得一种高衍射效率、低驱动电压的全息聚合物分散液晶。

技术领域

本发明属于功能材料领域，具体涉及一种高衍射效率、低驱动电压的全息聚合物分散液晶电光功能材料及其制备方法。

背景技术

全息聚合物分散液晶具有光子晶体的有序微观结构，在3D显示、数据存储、调制激光、高端防伪等领域有广阔的应用前景，决定其实际应用的两个关键参数是驱动电压和衍射效率。通常，全息聚合物分散液晶的微观结构越规整，衍射效率越高，但聚合物与液晶间的锚定能也越大，导致驱动电压也越高。

目前降低全息聚合物分散液晶驱动电压的方法有：(1)通过引入表面活性剂降低界面张力，从而降低聚合物层对液晶的界面锚定能【Polymer2004,45,7213-7218】，该方法简单有效，但会降低光栅的衍射效率；(2)向富聚合物区引入低频电导率较高的无机纳米粒子，如硫化锌纳米粒子、金纳米粒子、石墨烯等【Mater.Chem.Front.2017,1,294-303】，但纳米粒子的添加会增加体系粘度和光散射，从而降低全息聚合物分散液晶光栅的衍射效率；(3)引入低表面能聚合物，如含氟聚合物、含硅聚合物【Opt.Commun.2009,282,1541-1545】，但该方法效果较为有限，且聚合物的合成较困难。如何在提高全息聚合物分散液晶衍射效率的同时降低驱动电压仍是一个挑战。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种高衍射效率和低驱动电压的全息聚合物分散液晶及其制备方法，其目的在于通过在制备全息聚合物分散液晶的配方中引入硅基硫醇单体或硅基烯烃单体，硅基单体的引入会显著降低液晶微滴的尺寸，减小光散射，且含硅聚合物表面能低，对液晶的锚定力降低，导致器件驱动电压降低，从而获得一种高衍射效率、低驱动电压的全息聚合物分散液晶，由此解决目前全息聚合物分散液晶衍射效率高与驱动电压低难以同时实现的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种高衍射效率、低驱动电压的全息聚合物分散液晶，按重量份计，所述全息聚合物分散液晶包括25～78.8份的可光聚合单体、0.2～5份的光引发剂、20～70份的液晶以及0.05～2份的热阻聚剂，其中所述可光聚合单体包括硫醇单体和烯烃单体，所述硫醇单体和所述烯烃单体中至少有一个为硅基单体，所述硅基单体在所述可光聚合单体中的摩尔百分数不低于10％，所述可光聚合单体中硫醇官能团和烯烃官能团的摩尔比为1:10～10:1，所述硅基单体具有如式(一)所示的结构，

其内核为硅核，当所述硫醇单体为硅基单体时，其外层有机官能团R₁，R₂…R_n各自独立地为C_aH_2a+1或C_bH_2bSH，且至少有一个为C_bH_2bSH；

当所述烯烃单体为硅基单体时，其外层有机官能团R₁，R₂…R_n各自独立地为C_cH_2c+1或C_dH_2d-C₂H₄，且至少有一个C_dH_2d-C₂H₄；