液晶微胶囊及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种液晶微胶囊及其制备方法。本发明专利技术的液晶微胶囊制备方法包括：a）将乳化剂加入到水中获得分散液，以该分散液作为水相；b）将液晶、单烯烃类单体、多烯烃类交联剂以及引发剂混合均匀获得混合物，以该混合物作为油相；c）将所述水相和所述油相混合，通过进行乳化得到水包油的乳液；d）将所述乳液通过乳液聚合形成核壳结构的液晶微胶囊；以及e）将所述液晶微胶囊通过离心分离和喷雾干燥得到液晶微胶囊的干粉。根据本发明专利技术方法制备的液晶微胶囊的尺寸均匀、包覆率高、生产周期短、工艺简单、不污染液晶、提高液晶微胶囊和包覆微胶囊的材料的相融合性、储存液晶时间长、提高液晶耐水性耐污染能力的液晶微胶囊的制备方法此外本发明专利技术还提供由上述制造方法制备的具有核壳结构的液晶微胶囊。

【技术实现步骤摘要】
液晶微胶囊及其制备方法
本专利技术涉及一种液晶微胶囊及其制备方法。
技术介绍
液晶是介于液态与结晶态之间的一种物质状态，它除了兼有液体和晶体的某些性质如流动性、各向异性等，还因为具有特殊的理化与光电特性，因而成为当今的科研热点。近年来的研究提出了聚合物分散液晶（PolymerDispersedLiquidCrystal,PDLC）概念，即液晶以微滴形式分散在有机固态聚合物基体内，由于由液晶分子构成的小微滴的光轴处于自由取向，其折射率与基体的折射率不匹配，当光通过基体时被微滴强烈散射而呈不透明的乳白状态或半透明状态。施加电场可调节液晶微滴的光轴取向，当两者折射率相匹配时，呈现透明态。除去电场，液晶微滴恢复最初的散光状态，从而进行显示。这种聚合物分散液晶在显示、超级棱镜、高性能传感器、存储器及高端防伪等领域具有重要应用价值。目前，获得聚合物分散液晶膜的方法主要有乳化分散法（J.Appl.Phys.1986；60：2142）、相分离法（Mol.Cryst.Liq.Cryst.1988;157:427）、微胶囊法（高分材料科学与工程1999；15：115）等三种。前两种制备方法得出的液晶颗粒形状不规则，从而导致光电再现性差。另外，由于形状不规则，在界面处，液晶与聚合物的接触不均一，也导致界面处的光学性与其他位置的聚合物有差异。而且，由于溶液状态在实用中受到限制（如在空气中的氧化、污染，液态易于流动使厚薄不均等）。对比而言，微胶囊技术有突出的优越性：用微胶囊化技术将液晶表面包覆一层性能稳定的高分子膜而构成的具有核壳结构的复合液晶。液晶在发生流动过程中，其外层的高分子膜保持为固态，整个微胶囊始终保持为形状稳定、外形规则的固体，因此，微胶囊液晶可以很好地解决液晶易流动、渗透泄露、相分离、易被污染等问题，经壳层材料包封保护后，液晶与外界环境相分离而得以稳定，同时，聚合物壳层材料或经改性的壳层材料大大增加了液晶微胶囊和包覆微胶囊的材料的相容性（该材料是在使用微胶囊的后续工序中使用）。液晶制备成微胶囊后，微胶囊再与聚合物混合形成聚合物分散液晶，外形为规则球形可以使聚合物接触界面处的光学性良好，从而大大增加了液晶的实用价值。国内外相关专利方面，国内有谢淑云等人对制备液晶乳液快速微胶囊（CN85104765）的研究。而用亲油亲水两种壁材双层包封液晶，制备液晶微胶囊具有两层壁材之间的相容性不好、包覆率低、体系复杂、使用有机溶剂多、内层壁材明胶易分解等问题，从而对产品的使用有限制。国外的专利EP0204537，即通过乳液聚合技术形成液晶微胶囊，其以聚乙烯醇为壳层，近晶相液晶为芯材，形成多分散球形微胶囊。微胶囊的粒径为0.3～100μm。而用此方法所制备的微胶囊形状不规则，壳层为亲水的聚乙烯醇，限制了其在油性体系中的应用。专利US5976405，即通过溶胀聚合形成以向列型液晶为芯材的单分散微胶囊，其使用液晶、种子球和乙烯基单体为油相，与水形成乳液体系，通过自由基聚合形成聚合物颗粒，其中液晶被封装在球形聚合物壳层中，这种颗粒的分散度为1.0到1.3。虽然其具有很好的单分散性，但是其反应过程复杂，反应时间长，对液晶和添加剂有严苛要求。国内论文方面，俞书宏等人以明胶和阿拉伯胶为壁材制备的液晶微胶囊（高分材料科学与工程1999;15:115.），由于具有的明胶和阿拉伯胶易分解，且对合成条件依赖性较高。李克轩等人制备的采用异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)为原料，采用界面聚合法制备的液晶微胶囊，由于原料毒性较强，不利于大规模生产（液晶与显示2012;27:583）。因此，寻找一种粒径分布均匀且可控、包覆率高、工艺简单、成本低的制备液晶微胶囊的方法显得尤其重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种液晶微胶囊制备方法。本专利技术的另一目的在于提供一种微胶囊尺寸分布均匀且可控的液晶微胶囊制备方法。本专利技术的另一个目的在于提供一种包覆率高的液晶微胶囊制备方法。本专利技术的又一个目的在于提供一种不污染液晶的微胶囊制造方法。本专利技术的进一步目的在于提供生产周期短、工艺简单、成本低，且便于控制和可工业生产的液晶微胶囊制备方法。根据本专利技术的一个方面，提供一种液晶微胶囊的制备方法，包括：a）将乳化剂加入到水中并进行分散以获得分散液，以该分散液作为水相；b）将液晶、单烯烃类单体、多烯烃类交联剂以及引发剂混合均匀作为油相；c）将所述水相和所述油相相混合，通过进行乳化得到水包油的乳液；d）将所述乳液通过乳液聚合形成核壳结构的液晶微胶囊；以及e）将所述液晶微胶囊通过离心分离和喷雾干燥法得到液晶微胶囊的干粉。其中，乳化可以通过高速剪切乳化或者膜乳化，或者通过先进行高速剪切乳化再进行膜乳化的方式来进行，并且所述高速剪切乳化速度在1500转/分～25000转/分，乳化时间为1～30分钟，膜乳化过程中使用的微孔膜的孔径在50nm～20μm范围内。此外，所述对所述液晶而言，由于本专利技术对液晶材料的要求是与水分相，不参与聚合反应，所以基本上所有液晶材料均符合要求。因此所述液晶可以选自溶致液晶、热致液晶。根据本专利技术的另一个方面，提供一种液晶微胶囊，其中液晶微胶囊的核为液晶材料，壳为通过单烯烃类单体聚合且经多烯烃类交联剂交联而成的聚合物壳体，所述液晶微胶囊是由根据本专利技术的方法来制备的。根据本专利技术的方法所制备的液晶微胶囊具有核壳结构，其中核为液晶，壳为通过单烯烃类单体聚合且经多烯烃类交联剂交联而成的聚合物壳体，其具有以下优点：提高液晶微胶囊和包覆液晶材料的相融合性、储存液晶时间长，并且提高液晶的耐水、耐污染的能力；此外，所述液晶微胶囊的包覆率高，其为50%～93%。与传统的液晶微胶囊的制备方法不同，本专利技术的制备方法通过高速剪切乳化或经过膜乳化或者先进行高速剪切乳化再经过膜乳化的方式可以制备尺寸均匀可控的液晶微胶囊。并且采用先进行高速剪切乳化再经过膜乳化的乳化过程可以获得尺寸可控更均匀，包覆率更高的微胶囊。而且，本专利技术采用相分离技术从而可以制备不污染液晶，包覆率高，原料转化率高的液晶微胶囊。并且本专利技术的液晶微胶囊的制造方法不使用毒性强的原料，因此工艺简单，操作方便，成本低。此外本专利技术的液晶微胶囊是通过烯烃类单体通过自由基交联聚合合成，因此液晶微胶囊和包覆液晶微胶囊的材料的相融合性好，耐水、耐污染能力强，储存液晶材料时间长，使用寿命长。附图说明图1表示实施例1中制备的液晶微胶囊的扫描电镜照片。图2表示实施例1中制备的液晶微胶囊的偏光显微镜照片。图3表示实施例1中制备的液晶微胶囊的示差扫描量热法（DSC）升温曲线图。图4表示实施例2中制备的液晶微胶囊的扫描电镜照片。图5表示实施例2中制备的液晶微胶囊的示差扫描量热法（DSC）升温曲线图。图6表示实施例3中制备的液晶微胶囊的扫描电镜照片。图7表示实施例3中制备的液晶微胶囊的偏光显微镜照片。图8表示实施例3中制备的液晶微胶囊的示差扫描量热法（DSC）升温曲线图。图9表示实施例4中制备的液晶微胶囊的扫描电镜照片。图10表示实施例4中制备的液晶微胶囊的示差扫描量热法（DSC）升温曲线图。具体实施方式本专利技术的一方面，提供一种微胶囊尺寸可控的液晶微胶囊制造方法。本专利技术的另一方面，提供一种包覆率高的液晶微胶囊制造方法。本专利技术的又一方面，提供一种不污染液晶的微胶囊本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液晶微胶囊的制备方法，包括如下步骤：a）将乳化剂加入到水中获得分散液，以该分散液作为水相；b）将液晶、单烯烃类单体、多烯烃类交联剂以及引发剂混合均匀获得混合物，以该混合物作为油相；c）将所述水相和所述油相混合，通过进行乳化得到水包油的乳液；d）将所述乳液通过乳液聚合形成核壳结构的液晶微胶囊；以及e）将所述液晶微胶囊通过离心分离和喷雾干燥得到液晶微胶囊的干粉。

【技术特征摘要】
1.一种液晶微胶囊的制备方法，包括如下步骤：a)将乳化剂加入到水中获得分散液，以该分散液作为水相；b)将液晶、单烯烃类单体、多烯烃类交联剂以及引发剂混合均匀获得混合物，以该混合物作为油相；c)将所述水相和所述油相混合，通过进行乳化得到水包油的乳液；d)将所述乳液通过乳液聚合形成核壳结构的液晶微胶囊；以及e)将所述液晶微胶囊通过离心分离和喷雾干燥得到液晶微胶囊的干粉。2.根据权利要求1所述的液晶微胶囊的制备方法，其中，所述液晶微胶囊的包覆率在50％～93％范围内。3.根据权利要求1-2中任一项所述的液晶微胶囊的制备方法，其中，所述液晶选自溶致液晶和热致液晶。4.根据权利要求1-2中任一项所述的液晶微胶囊的制备方法，其中，所述单烯烃类单体选自苯乙烯、甲基苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸叔丁酯和丙烯酸异辛酸酯中的任一种或几种。5.根据权利要求1-2中任一项所述的液晶微胶囊的制备方法，其中，所述单烯烃类单体的量以所述液晶100重量份计为20～80重量份。6.根据权利要求1-2中任一项所述的液晶微胶囊的制备方法，其中，所述多烯烃类交联剂选自二乙烯基苯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸丙二醇酯、二甲基丙烯酸丁二醇酯和二甲基丙烯酸己二醇酯中的任一种或几种。7.根据权利要求1-2中任一项所述的液晶微胶囊的制备方法，其中，所述多烯烃类交联剂的量以所述液晶100重量份计为5～80重量份。8.根据权利要求1-2中任一项所述的液晶微胶囊的制备方法，其中，所述乳化剂选自丁二酸二异辛酯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚氧乙烯醚失水山梨醇单油酸酯、苯乙烯-马来酸酐交替共聚物的钠盐水解物或失水山梨醇单油酸酯。9.根据权利要求1-2中任一项所述的液晶微...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵华，杨振忠，梁福鑫，张成亮，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11