[发明专利]一种染料掺杂型液晶微胶囊材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种染料掺杂型液晶微胶囊的制备方法，属于精细化工和材料科学技术领域。本发明方法制备的染料掺杂型液晶具有多层结构，外层染料掺杂型液晶和聚合物壳层的作为显色层与芯材染料掺杂型液晶微胶囊作减法配色，同时作为保护层，保护内层染料掺杂型液晶免受外界环境污染。采用该方法制备的液晶微胶囊不仅颜色艳丽多变，并且驱动电压低，而且具有良好的耐溶剂性和耐水性，经过加工处理后仍能保持原有的颜色性能，能够满足人们对柔性显示及智能纺织品中液晶显色个性化和多样性的要求，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于精细化工和材料科学技术领域，具体涉及一种染料掺杂型液晶微胶囊材料及其制备方法。

背景技术

液晶显示以其优异的光学性能和电光效应，在实践中有着广泛的应用。同时，为拓展液晶在特定需求下的应用，如柔性显示技术、智能纤维制备等，液晶微胶囊化工艺对此起到了至关重要的作用。一方面，通过包覆作用实现了液晶的分散、保护和致稳，防止液晶在器件挠曲过程中的流动，从而确保了液晶柔性显示的可行性；另一方面，通过控制微胶囊的大小和分布来调节体系中液晶微滴的尺寸，从而提高了显示器件的电光性能。近年来，Hanyang University在液晶微胶囊上取得了较大的突破，并探索了向列相液晶微胶囊产品在PDLC中的应用。Fuji Xerox Co.,Ltd报道了一类具有内部取向层结构的液晶微胶囊，其通过规范微胶囊内部液晶微滴的分子排列，使得LC/polymer体系展示出较好的电光性能，器件显示对比度高达40:1。江南大学关玉等采用复凝聚法制备出胆甾相液晶微胶囊，并利用静电纺丝技术制备出响应温度在35-38℃间的温致变色智能纤维。

然而，至今为止有关于液晶微胶囊化的报道主要集中于少数地区和公司，液晶微胶囊的制备方法以壳核结构为主。这些方法制备的电致变色液晶微胶囊，在使用胆甾相液晶作为芯材时，液晶微胶囊的驱动电压较高；而使用二色性染料掺杂向列相液晶作为芯材，无法做到单一液晶微胶囊的多彩显色；如若采用多种单变色液晶微胶囊混配使用时，由于液晶微胶囊粒径的差异，光散射效应明显，显色效果不佳。因此，如何制备一种理化和光学性能优异、且满足低驱动电压与多彩变色性能的液晶微胶囊是行业内迫切需要解决的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明设计了一种多层结构的染料掺杂型液晶微胶囊，实现了利用向列相液晶制备得到一种透光性好、机械强度高、耐化学腐蚀的液晶微胶囊，同时该液晶微胶囊需满足较低的驱动电压与多彩电致变色能力。并探究了该多层结构染料掺杂型液晶微胶囊具体的制备方法，通过筛选合适的单体、液晶、二色性染料及表面活性剂，采用种子乳液聚合法制备多层结构染料掺杂型液晶微胶囊。

本发明的第一个目的是提供一种染料掺杂型液晶微胶囊的制备方法，所述方法包括：

(1)将二色性染料与向列型液晶充分混合分别制备不同颜色变化的染料掺杂型液晶材料；

(2)将一种颜色的染料掺杂型液晶材料有机单体混合均匀，有机单体包括与软单体、硬单体、交联单体和低表面能高黏附力的有机单体，加入非离子型类的表面活性剂制得均匀分散的乳液分散体；

(3)加入引发剂引发聚合，制得聚合物包覆染料掺杂型液晶材料的液晶微胶囊，提纯反应后的乳液，获得粒度分布均一的染料掺杂型液晶微胶囊乳液；

(4)以上述(3)中制备的染料掺杂型液晶微胶囊为种子，将另一不同颜色的染料掺杂型液晶材料与软单体和硬单体混合得到油相加入到乳液中，软单体对硬单体的质量分数为50～200％，控制温度(先升温到表面活性剂浊点上，再降温至乳化温度)与转速，使得表面活性剂与水分子结合能力发生变化，从而使油相均匀的吸附在微胶囊种子上；

(5)加入引发剂升温引发聚合，使吸附在内层液晶微胶囊表面的油相发生聚合反应，引发物相分离过程，制备得聚合物包覆染料掺杂型液晶包覆聚合物包覆染料掺杂型液晶的多层结构染料掺杂型液晶微胶囊。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(1)中二色性染料对向列型液晶的质量分数为0.1～6％。