一种掺纳米导电粒子的PDLC薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种掺纳米导电粒子的PDLC薄膜，由丙烯酸改性聚氨酯、TMPTA单体稀释剂、石墨烯纳米导电粒子、消泡剂和液晶在常温状态下以100～300r/min的转速搅拌60～120分钟，随后经能量为150～300keV的电子束辐射固化0.1～0.3秒制得；本发明专利技术提供的掺纳米导电粒子的PDLC薄膜，将石墨烯纳米导电粒子与传统的PDLC薄膜相结合，从介电常数与液晶取向方面降低了PDLC薄膜的驱动电压，不须改变制备PDLC薄膜本身所用主体原料，因而保证了PDLC薄膜原有的光电特性，该PDLC薄膜的驱动电压低，并且具有良好的热稳定性和机械稳定性，制备工艺简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种PDLC薄膜及其制备方法，具体涉及一种掺纳米导电粒子的PDLC薄膜及其制备方法。
技术介绍
聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal，简称PDLC)是一种液晶以微滴形式均匀分散于高分子基质中的液晶/高分子复合材料，它具有电场可调控性和良好的电光特性，价格相对低廉，易于加工，并且应用广泛，可用作电光窗、液晶光阈、相位光栅、全息记录膜等，是当前显示
的热门研究课题。一般认为，PDLC的工作原理是：PDLC由聚合物基体与液晶微滴组成，其中液晶的光轴具有电场可调控性，当加上足够的驱动电压时，液晶光轴受电场作用沿电场方向呈现一致的平行排列，从而所有的液晶微滴中的液晶分子光轴方向一致，此时液晶微滴与聚合物折射率达到完全匹配状态，高分子聚合物和液晶分子之间没有散射，因此光透过率增加，如果外加电场场强充分大，垂直透过率将达到最大，为开态；当外加电场消失时，由于液晶分子与高分子聚合物界面之间的锚定作用，液晶分子光轴杂乱，所有微滴也是无序的排列，由于液晶分子具有较强的光学各向异性和介电各向异性，液晶微滴的寻常光折射率与聚合物折射率失配，因此微滴和高分子聚合物之间互相发生散射作用，此时入射光垂直透过率极低，PDLC外观表现为不透明的乳白状态，即为关态。基于PDLC的应用，由于基础研究及工艺条件、设备方面的原因，难于实现商业化。其中PDLC相对较高的驱动电压成为其难于实现商业化的原因之一，因而在保持对比度与响应时间的同时能有效的降低PDLC的驱动电压成为改良PDLC光电性能的一大难点与热点，但当前针对驱动电压的技术改良方法主要集中于液晶与聚合物本身的化学合成替换、成膜工艺的研究或驱动方式的改变，这些方法对材料光电性能均有一定程度的改善，但制备过程操作复杂，对设备要求也较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术的不足，并提供一种掺石墨烯纳米导电粒子、驱动电压低的PDLC薄膜及其制备方法。实现本专利技术目的所采用的技术方案为，一种掺纳米导电粒子的PDLC薄膜，由30～40质量份的丙烯酸改性聚氨酯、10～20质量份的TMPTA单体稀释剂、4～6质量份的石墨烯纳米导电粒子、2～3质量份的有机硅消泡剂和40～50质量份的液晶经混合、固化制备而成。本专利技术还对应提供了掺纳米导电粒子的PDLC薄膜的制备方法，包括如下步骤：(1)将丙烯酸改性聚氨酯、TMPTA单体稀释剂、石墨烯纳米导电粒子和消泡剂混合均匀得到聚合物基体，在聚合物基体中加入液晶并在常温状态下以100～300r/min的转速搅拌60～120分钟，得到PDLC预聚浆料；(2)采用涂刮工艺将PDLC预聚浆料涂覆在表面平整的离型纸上，涂覆厚度为1～20mm，随后经能量为150～300keV的电子束辐射固化0.1～0.3秒使得PDLC预聚浆料固化成膜，将薄膜从离型纸上剥离，得到PDLC薄膜。由上述技术方案可知，本专利技术提供的PDLC薄膜是在聚合物基体中掺入了适量的石墨烯纳米导电粒子，且石墨烯纳米导电粒子均匀分散在聚合物基体中，减小了聚合物基体的介电常数，由于同处于PDLC薄膜中的液晶微滴的介电常数并未发生改变，因此外加电压时，液晶微滴所分得的电压增大，液晶光轴与电场方向角度减小，因此在相同外加电场作用下，材料化学组分等其他条件均不变时，相比于在液晶中掺入石墨烯纳米导电粒子的PDLC薄膜以及未掺入石墨烯纳米导电粒子的PDLC薄膜，这种在聚合物基体中掺入石墨烯纳米导电粒子的PDLC薄膜更容易受到电场的作用，透过率改变更快，因此该PDLC薄膜具有更低的驱动电压。本专利技术提供的PDLC薄膜掺入纳米导电粒子为石墨烯纳米导电粒子，石墨烯为自身偶极矩较大、可以产生较大诱导偶极矩的非金属导电纳米材料，因而在电场变化下会发生转向，可帮助同样分散于聚合物基体中的液晶微滴的光轴取向，减少透过率的改变时间，从而起到辅助降低驱动电压的作用；使用的有机硅消泡剂具有优良的柔软性和润滑性能，消泡性能好，有利于改善制备的PDLC薄膜的质量。本专利技术提供的PDLC薄膜的制备方法，固化前将原料在常温状态下以100～300r/min的转速搅拌60～120分钟，使得石墨烯纳米导电粒子均匀分布于聚合物基体中，液晶呈微滴状并且在PDLC预聚浆料中均匀分布，最后采用涂刮工艺将PDLC预聚浆料涂敷于表面平整的离型纸上并经电子束辐射固化使之固化成膜，将固化后的薄膜从离型纸上直接剥离得到该PDLC薄膜。研究发现，UV光固化PDLC预聚浆料时产生大量热，对PDLC薄膜附着的承印物表面质量有影响，进而影响制备的PDLC薄膜质量，本专利技术采用电子束辐射固化制备PDLC薄膜，由于电子束辐射固化不产热，因此可使用离型纸作为承印物，固化得到的PDLC薄膜剥离时不需使用溶剂或紫外光，可直接剥离并且制备的PDLC薄膜厚度更薄、更均匀。与现有技术相比，本专利技术提供的掺纳米导电粒子的PDLC薄膜，将石墨烯纳米导电粒子与传统的PDLC薄膜相结合，从介电常数与液晶取向方面降低了PDLC薄膜的驱动电压，不须改变制备PDLC薄膜本身所用主体原料，因而保证了PDLC薄膜原有的光电特性，该PDLC薄膜的驱动电压低，并且具有良好的热稳定性和机械稳定性，制备工艺简单。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行详细具体说明，本专利技术的内容不局限于以下实施例。实施例1：称取如下原料备用:将上述原料在常温状态下以300r/min的转速搅拌60分钟得到PDLC预聚浆料，随后经热熔胶涂刮机械将PDLC预聚浆料涂覆在表面平整的离型纸上涂刮至20mm厚，然后进入电子束辐射固化设备经能量300keV的电子束辐射固化0.1秒，将固化后的薄膜从离型纸上剥离得到所需PDLC薄膜。实施例2：称取如下原料备用:将上述原料在常温状态下以200r/min的转速搅拌120分钟得到PDLC预聚浆料，随后经热熔胶涂刮机械将PDLC预聚浆料涂覆在表面平整的离型纸上涂刮至10mm厚，然后进入电子束辐射固化设备经能量200keV的电子束辐射固化0.1秒，将固化后的薄膜从离型纸上剥离得到所需PDLC薄膜。实施例3：称取如下原料备用:将上述原料在常温状态下以100r/min的转速搅拌120分钟得到PDLC预聚浆料，随后经热熔胶涂刮机械将PDLC预聚浆料涂覆在表面平整的离型纸上涂刮至20mm厚，然后进入电子束辐射固化设备经能量300keV的电子束辐射固化0.3秒，将固化后的薄膜从离型纸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种掺纳米导电粒子的PDLC薄膜，其特征在于：PDLC薄膜由30～40质量份的丙烯酸改性聚氨酯、10～20质量份的TMPTA单体稀释剂、4～6质量份的石墨烯纳米导电粒子、2～3质量份的消泡剂和40～50质量份的液晶经混合、固化制备而成。

【技术特征摘要】
1.一种掺纳米导电粒子的PDLC薄膜，其特征在于：PDLC薄膜由30～40质量份
的丙烯酸改性聚氨酯、10～20质量份的TMPTA单体稀释剂、4～6质量份的石墨烯纳
米导电粒子、2～3质量份的消泡剂和40～50质量份的液晶经混合、固化制备而成。
2.根据权利要求1所述的掺纳米导电粒子的PDLC薄膜，其特征在于：所述消泡
剂为有机硅消泡剂。
3.一种权利要求1所述的掺纳米导电粒子的PDLC薄膜的制备方法，其特征在于，
包括如下步骤：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱俊，温少强，马立胜，唐超群，高峰，
申请(专利权)人：北京三五九投资有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11