【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新材料制备领域，具体属于结构色材料领域，涉及一种无角度依存性聚合物分散胆甾相液晶结构色薄膜及其制备方法。
技术介绍
1、柔性压力传感技术具有出色的灵活性，能够适应不同形状的物体表面，满足各种应用场景的要求，具有广阔的应用前景。其中最具代表性的方法是将感应到的压力信号转换成相应的电信号输出，然而这种传感模式很难满足人们直观感知压力大小和变化的要求。
2、结构色是由微观的规整结构对光线发生干涉、衍射、散射而产生的颜色，具有色彩鲜艳、饱和度高、稳定性强、变化连续、易于调控等优点。光子晶体结构色是结构色的一种，光子晶体是指将介电常数不同的材料按着一定的顺序进行周期性排列形成的超材料，遵循布拉格定律，可以对特定波长的光进行反射进而产生亮丽的结构色。
3、随着柔性压力传感技术的发展，具有压缩变色性质的光子晶体材料被探索出来，如将结构色与水凝胶相结合制备得到能够压缩变色的光子晶体水凝胶。然而，水凝胶暴露在空气中时内部水的挥发使它们难以长时间稳定存在，且水凝胶材料普遍强度较弱，易在外部机械刺激下损坏。相比之下，聚氨酯弹性体材料因为具有高弹性和稳定性、优异的抗压缩性、耐疲劳性、良好的低温柔性等突出的力学特性，因此在与光子晶体结合的各种弹性基材中，被认为是最有前途的候选材料之一。将光子晶体与聚氨酯弹性体相结合制备压缩变色材料意义重大。
技术实现思路
1、为了解决目前柔性压力传感材料的不足，本专利技术提供了一种无角度依存性的具有高的机械强度和稳定性的无角度依存性聚合
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种无角度依存性聚合物分散胆甾相液晶结构色薄膜，所述结构色薄膜由聚氨酯弹性体与胆甾相液晶复合而成；所述聚氨酯弹性体为通过聚碳酸酯二醇、丙三醇、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、2,2'-二羟甲基丁酸，在催化剂二月桂酸二丁基锡的作用下缩聚得到的聚氨酯弹性体网络；胆甾相液晶通过胆固醇硬脂酸酯、胆固醇壬酸酯和胆固醇氯化物混合得到，且胆甾相液晶以液晶微滴的形式均匀分布在聚氨酯弹性体网络中。液滴内部胆甾螺旋径向分布，不同角度的光线照射均可沿着径向发生选择性反射，从而消除角度依存性的影响。结构色薄膜具有高机械强度和稳定性，可以通过外部压力刺激改变胆甾相液晶的螺距实现压缩变色。
4、根据上文技术方案，优选的情况下，所述胆甾相液晶微滴是由聚合物诱导相分离得到的；聚氨酯弹性体与胆甾相液晶混合后反应，利用聚合物诱导相分离，胆甾相液晶以液晶微滴的形式析出在聚氨酯弹性体网络中。
5、上述无角度依存性聚合物分散胆甾相液晶结构色薄膜的制备方法，包括以下步骤：
6、(1)将胆固醇硬脂酸酯，胆固醇壬酸酯和胆固醇氯化物溶解在4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯中，在加热搅拌下混合均匀，得到组分a。
7、(2)将聚碳酸酯二醇，丙三醇，2,2'-二羟甲基丁酸和二月桂酸二丁基锡在加热搅拌下混合均匀，得到组分b。
8、(3)将组分a滴加到组分b中，加热搅拌混合均匀后倒入准备好的聚四氟乙烯模板中，除去气泡再进行加热固化，得到无角度依存性聚合物分散胆甾相液晶结构色薄膜。
9、根据上文技术方案，优选的情况下，步骤(1)中，所述加热搅拌的温度控制在75～85℃。
10、根据上文技术方案，优选的情况下，步骤(1)中，所述胆固醇硬脂酸酯、胆固醇壬酸酯和胆固醇氯化物的质量比为11～14：24：1。
11、根据上文技术方案，优选的情况下，步骤(2)中，所述聚碳酸酯二醇的平均分子量为1000g/mol～3000g/mol。
12、根据上文技术方案，优选的情况下，步骤(2)中，所述丙三醇与聚碳酸酯二醇的羟基摩尔比为0～0.375：1。
13、根据上文技术方案，优选的情况下，步骤(2)中，所述聚碳酸酯二醇、丙三醇和2,2'-二羟甲基丁酸的羟基摩尔总和与4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯的异氰酸酯基的摩尔比为0.9：1～1.1：1。
14、根据上文技术方案，优选的情况下，步骤(2)中，所述二月桂酸二丁基锡与聚碳酸酯二醇、丙三醇、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、2,2'-二羟甲基丁酸总质量之比为0.8％～1.2％。
15、根据上文技术方案，优选的情况下，步骤(1)与(2)中，所述胆固醇硬脂酸酯、胆固醇壬酸酯和胆固醇氯化物组成胆甾相液晶混合物，胆甾相液晶混合物与聚碳酸酯二醇、丙三醇、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、2,2'-二羟甲基丁酸的总质量之比为0.16:1～0.14:1。
16、根据上文技术方案，优选的情况下，步骤(2)中，所述加热搅拌的温度控制在85～95℃。
17、根据上文技术方案，优选的情况下，步骤(3)中，所述加热搅拌的温度控制在50～70℃。
18、根据上文技术方案，优选的情况下，步骤(3)中，所述除去薄膜中气泡的方法为抽真空。
19、根据上文技术方案，优选的情况下，步骤(3)中，所述加热固化的温度为60～90℃。
20、根据上文技术方案，优选的情况下，步骤(3)中，所述加热固化的时间为4～8小时。
21、上述无角度依存性聚合物分散胆甾相液晶结构色薄膜在柔性压力传感、可视化交互式器件领域中的应用。
22、本专利技术的有益效果：
23、本专利技术具有良好的压缩变色性能，随着对聚合物分散转载向液晶结构色薄膜施加压力，其颜色逐渐蓝移，颜色由绿色变为蓝色，最大反射波长从585nm蓝移至490nm；维持应变不变后，其颜色又会随着时间的推移而逐渐红移，颜色逐渐从蓝色红移至黄色，最大反射波长逐渐从490nm红移至595nm；撤去应力后其颜色会先发生进一步红移，颜色由黄色红移至红色，此时最大反射波长从595nm处红移至660nm处，当红移至最大程度后会发生进一步蓝移，颜色由红色蓝移至绿色，此时最大反射波长从660nm蓝移至585nm。本专利技术无角度依存性，在不同角度下观察时，其颜色和反射波长保持一致；具有优异的机械强度，在80％应变下的最大强度可达3.92mpa。本专利技术在柔性压力传感和先进的可视化交互设备领域具有广阔的应用前景。
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1.一种无角度依存性的聚合物分散胆甾相液晶薄膜，其特征在于，所述结构色薄膜由聚氨酯弹性体与胆甾相液晶复合而成；所述聚氨酯弹性体通过聚碳酸酯二醇、丙三醇、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、2,2'-二羟甲基丁酸，在催化剂二月桂酸二丁基锡的作用下缩聚得到；所述胆甾相液晶通过混合胆固醇硬脂酸酯、胆固醇壬酸酯和胆固醇氯化物得到，且胆甾相液晶以液晶微滴的形式分布在聚氨酯弹性体中。
2.根据权利要求1所述的无角度依存性聚合物分散胆甾相液晶结构色薄膜，其特征在于，胆甾相液晶微滴是由聚合物诱导相分离得到的。
3.权利要求1或2所述的无角度依存性聚合物分散胆甾相液晶结构色薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的无角度依存性聚合物分散胆甾相液晶结构色薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述加热搅拌的温度控制在75～85℃。
5.根据权利要求3所述的无角度依存性聚合物分散胆甾相液晶结构色薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述胆固醇硬脂酸酯、胆固醇壬酸酯和胆固醇氯化物的质量比为11～14：24：1；所述胆固醇硬脂酸
6.根据权利要求3所述的无角度依存性聚合物分散胆甾相液晶结构色薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述聚碳酸酯二醇的平均分子量为1000g/mol～3000g/mol。
7.根据权利要求3所述的无角度依存性聚合物分散胆甾相液晶结构色薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述丙三醇与聚碳酸酯二醇的羟基摩尔比为0～0.375：1；所述聚碳酸酯二醇、丙三醇和2,2'-二羟甲基丁酸的羟基摩尔总和与4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯的异氰酸酯基的摩尔比为0.9：1～1.1：1；所述二月桂酸二丁基锡与聚碳酸酯二醇、丙三醇、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、2,2'-二羟甲基丁酸总质量之比为0.8％～1.2％。
8.根据权利要求3所述的无角度依存性聚合物分散胆甾相液晶结构色薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述加热搅拌的温度控制在85～95℃。
9.根据权利要求3所述的无角度依存性聚合物分散胆甾相液晶结构色薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述加热搅拌的加热搅拌温度控制在50～70℃；所述除去薄膜中气泡的方法为抽真空；所述加热固化的温度为60～90℃，时间为4～8小时。
10.权利要求1或2所述的无角度依存性聚合物分散胆甾相液晶结构色薄膜在柔性压力传感、可视化交互式器件领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种无角度依存性的聚合物分散胆甾相液晶薄膜，其特征在于，所述结构色薄膜由聚氨酯弹性体与胆甾相液晶复合而成；所述聚氨酯弹性体通过聚碳酸酯二醇、丙三醇、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、2,2'-二羟甲基丁酸，在催化剂二月桂酸二丁基锡的作用下缩聚得到；所述胆甾相液晶通过混合胆固醇硬脂酸酯、胆固醇壬酸酯和胆固醇氯化物得到，且胆甾相液晶以液晶微滴的形式分布在聚氨酯弹性体中。
2.根据权利要求1所述的无角度依存性聚合物分散胆甾相液晶结构色薄膜，其特征在于，胆甾相液晶微滴是由聚合物诱导相分离得到的。
3.权利要求1或2所述的无角度依存性聚合物分散胆甾相液晶结构色薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的无角度依存性聚合物分散胆甾相液晶结构色薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述加热搅拌的温度控制在75～85℃。
5.根据权利要求3所述的无角度依存性聚合物分散胆甾相液晶结构色薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述胆固醇硬脂酸酯、胆固醇壬酸酯和胆固醇氯化物的质量比为11～14：24：1；所述胆固醇硬脂酸酯、胆固醇壬酸酯、胆固醇氯化物的总和与聚碳酸酯二醇、丙三醇、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、2,2'-二羟甲基丁酸的总和的质量之比为0.16:1～0.14:1。
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