一种新型的电光显示材料—PDLC

PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal)是把向列型液晶以微子粒子的方式分散在高分子基质中形成膜,而具有独特性质的一种新型电光显示元件。本文结合我们实验室的最新研究成果,概述了PDLC的制造方法,响应机理,液晶微滴的指向矢构型以及其相转变,简述了PDLC的研究状况,应用范围和发展前景。     

聚合物分散液晶PMMA-5CB的制备及电光性能

以聚合引发相分离的方法制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基聚合物分散液晶(PDLC).通过差示量热扫描仪(DSC)、偏光显微镜(POM)对不同液晶5CB(4-氰基-4'-戊基联苯)含量的PDLC热力学行为和液晶分散状态进行了表征.在电压为0～30 V、波长为633 nm处,用紫外可见分光光度计(UV-Vis)对PDLC的电光性能进行了研究.结果表明当w(5CB)达到20%以上时,PDLC发生相分离现象;当w(5CB)=30%时,液晶的分散状态最佳,电光效应最强.     

紫外光固化PDLC膜性能的温度效应

考察了紫外光固化PDLC膜的电光性能及其温度依赖性,阐述了其作为显示器件的工作稳定性。指出确定PDLC工作温度范围的方法,对PDLC膜中液晶相的N-I转变行为及其与膜的内部结构的关系进行了讨论。     

基于偶氮液晶的PDLC膜光调制研究

采用聚苯乙烯和光敏混合向列液晶(5CB＋BMAB), 通过溶剂引发相分离制备了聚合物分散液晶膜(PDLC). 利用偶氮液晶的光致相变, 实现了聚合物分散液晶薄膜的光控开关. 实验结果表明, 在PDLC膜内部液晶微球中, 液晶分子呈双极形分布. 其光控温度区间19～36 ℃之间. 以360 nm附近紫外光照射之后, PDLC膜的最大透光率从6%增加到93%. 在相同的工作距离下, 光调制的时间与PDLC膜内部微孔直径相关. 在相同的液晶浓度下, 直径越小, 调制时间越长.     

固化条件对聚合物分散液晶膜电光性能的影响

选用聚乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)/季戊四醇缩水甘油醚(PERTGE)/1,8-二氨基-3,6-二氧杂辛烷(EDBEA)/向列相液晶(SLC1717)复合体系,在不同的固化条件下,通过热聚合诱导相分离方法制备了一系列电光性能不同的聚合物分散液晶(polymer dispersed liquid crystal,简称PDLC)膜.研究了固化温度和固化时间对制备的PDLC膜中聚合物网络的微观形貌和电光性能的影响.结果表明,随着固化温度的升高以及固化时间的缩短,PDLC膜的对比度、驱动电压和开态响应时间逐渐增大,而关态响应时间逐渐减小.在固化温度为363.2 K,固化时间为7 h时,所制备的PDLC膜具有较佳的电光性能.     

环氧基PDLC的制备及其电光性质

PDLC是一种新型的固态显示器件,具有优良的光电响应性能。我们以环氧交联法制备PDLC膜,考察了不同固化条件、浓度配比对PDLC膜形态结构的影响,讨论了凝胶点和分相机理的关系,进而测量了PDLC膜的光电响应,并对其响应过程提出了新的看法。     

大分子引发剂分子量对接枝聚合物基体的PDLC电光性能的影响

以可逆加成-断裂链转移(RAFT)、引发转移终止(iniferter)活性自由基聚合相结合的方法,用一步法制备了不同分子量的大分子引发剂RAFT-PS-co-PCMSI(MI),并通过紫外光聚合诱导相分离法制备了以接枝聚合物为基体的聚合物分散液晶(PDLC)膜.研究了不同分子量的MI对PDLC的微观形貌,关闭状态透光率,阈值电压,饱和电压以及记忆效应等方面的影响.研究表明,降低PDLC中MI的分子量,会使得液晶微滴粒径增大,阈值电压(Vth)、饱和电压(Vsat)减小,记忆效应、关闭状态透光率升高.     

新型液晶高分子膜的制备及其电光性能

采用聚合相分离原理制备了一种电光性能优良的新型液晶高分子膜—— PDLC膜. 从应用角度出发, 创新性地使用白光而非可见光区某一波长的光表征PDLC膜的性能参数, 如对比度、工作电压、响应视角等, 测试结果表明该膜工作电压为20 V、响应视角150°以上、寿命达105数量级且性能稳定, 同时比较了基片材质的影响, 发现塑料ITO基片制备的PDLC膜对比度性能更优越, 且容易制成大面积、可折叠的显示器件, 有着更广泛的应用价值. 该膜在传感器以及分析仪器元器件如新型光栅等方面已显示出其潜在的应用前景.     

PDLC的形态结构和光电性能

PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)是把向列型液晶以微小粒子的方式分散在高分子基质中形成膜,而具有独特性质的一种新型电光显示器件。本文对影响PDLC形态结构的因素和控制方法, PDLC的工作原理以及电光性质作了较为详细的概述。     

多官能Iniferter制备聚合物分散液晶膜及其含量对电光性能的影响

采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)、引发转移终止(Iniferter)活性自由基聚合法分步骤制备多官能Iniferter的大分子(RAFT-MI),并通过紫外光聚合诱导相分离法制备接枝共聚物为基体的聚合物分散液晶(PDLC)膜,研究了不同含量的RAFT-MI对PDLC膜的微观形貌、开态透光率、阈值电压(Vth)、饱和电压(Vsat)、对比度和记忆效应的影响.结果表明,当PDLC中的RAFT-MI含量从10%增加到30%时,开态透光率先增加,随后又逐渐降低,而Vth、Vsat逐渐降低,对比度先增加,然后又降低,记忆效应减弱.     

聚合物分散液晶(PDLC)材料的光聚合反应

以Ar+激光器为光源, 采用虎红、 N-苯基甘氨酸、二季戊四醇羟基五丙烯酸酯和乙烯基吡咯烷酮分别作为光引发剂、共引发剂、预聚物和稀释剂, 与液晶材料TEB30A结合, 通过光聚合反应, 制备了聚合物分散液晶(PDLC), 用紫外光谱和荧光光谱对其反应机理进行了分析. 实验结果表明, PDLC是通过光引发剂吸收光子能量后与共引发剂相互作用, 形成自由基中间体并引发聚合反应, 使预聚物与液晶产生相分离形成的.     

不同醇对聚合物分散液晶光聚合动力学及其电光特性的影响

以丙烯酸-2-乙基己酯(EHA)、二甲基丙烯酸乙二酯(EDMA)/季戊四醇四丙烯酸酯(PETTA)为混合单体、液晶P0616A为液晶相、Irgacure 184为光引发剂,通过UV光引发制备了聚合物分散液晶(PDLCs),研究了不同烷基链长醇,即乙醇(EtOH)、正丁醇(nBA)、正己醇(nHA)、正辛醇(nOA)和正十四醇(nTA)对体系光聚合动力学及其PDLCs液晶相变温度及电光特性的影响.结果表明引入醇分子显著加快了丙烯酸酯/液晶复合体系的光聚合反应速率,提高了单体的最终转化率,其中以正丁醇体系最为明显.随着醇分子烷基链的增长,体系的转化率趋于降低,但依然明显高于不含醇的体系.醇分子的加入降低了PDLCs中液晶相的TNI,且随着醇分子烷基链长的增长,PDLCs液晶相的TNI总体上呈降低的趋势.醇分子的加入增加了PDLCs液晶微区中向列相液晶的含量,而含正丁醇和正十四醇的体系液晶微区中向列相液晶低于其它3个含醇体系.醇分子的加入明显降低了PDLCs的阈值电压和饱和电压以及对比度.结合体系的光聚合速率和单体转化率,正丁醇是改善PDLCs性能的最佳选择.     

丙烯酸酯/液晶体系的光聚合反应动力学对PDLC电光性质的影响

采用光-示差扫描量热法(P-DSC)和光-流变学(P-Rheology)技术,测定了丙烯酸酯/液晶体系的光聚合反应动力学和凝胶化时间.基于自催化模型和凝胶时间-温度关系,计算了体系的光聚合反应速率常数和活化能,探讨了单体结构与组成、反应温度对体系光聚合动力学的影响,并研究了聚合物分散液晶(PDLC)的电光响应行为与相分离结构对光聚合动力学的依赖性.结果表明,升高反应温度、增加体系的单体反应活性和平均官能度,均提高了体系的光聚合速率常数,缩短了光聚合凝胶时间.随着单体反应活性和平均官能度的提高,体系的光聚合反应活化能明显降低,且凝胶化前的光聚合反应活化能低于光聚合全过程的平均反应活化能.当液晶含量为50%时,形成的PDLC呈亚微米尺度的双连续相结构.随着光聚合反应温度的升高,光聚合速率加快,导致凝胶时间缩短、相分离程度降低,使PDLC中液晶相尺寸变小、聚合物网络致密化,PDLC的弛豫时间延长、饱和电压降低,而开启时间和阈值电压变化不大.     

含Gemini表面活性剂的PVA分散液晶的微结构与性能

采用N,N'-二(十二烷基)-N,N,N',N',N″-五甲基-1,4,7-三氮杂双碘化氨为Gemini表面活性剂,液晶为4-正戊基-4'-氰基联苯(5CB),通过微胶囊法制备了聚乙烯醇(PVA)分散液晶薄膜,着重研究Gemini表面活性剂对PVA分散液晶薄膜的微结构、电光特性的影响.结果表明,加入Gemini表面活性剂仅略微增加了PVA与5CB液晶的相容性,PVA分散液晶仍保持较高的相分离程度,但是Gemini表面活性剂使液晶微滴尺寸明显变小,液晶相均匀分散地于PVA基体中,液晶指向矢构型由两极型变化为径向型,PVA分散液晶薄膜的对比度和响应速度明显提高,同时保持较低的驱动电压.     

环氧树脂基高分子分散液晶材料相分离过程的研究

根据高分子分散液晶材料在相分离过程中透光率的变化,研究了高分子分散液晶材料相分离过程与液晶浓度、温度的关系,观察到相分离过程中的周期性的起伏现象．对相分离过程与高分子分散液晶材料的电光性能作了初步探讨     

红外光谱结合线阵列检测技术研究聚合物分散液晶膜分子取向

采用偏振红外光谱和变温红外光谱研究聚合物分散液晶膜中液晶分子取向随外加电场及温度的变化.利用线阵列检测技术表征了聚合物与液晶界面处的成分分布.结果表明,线阵列检测技术能够快速而直观地给出成分分布图,通过该成分分布图可以解释PDLC在温度场作用下分子取向的变化.     

液晶／高分子复合显示材料研究进展

综述了近年来液晶／高分子复合电光显示材料的研究进展。概括了液晶高分子复合膜显示材料的最新研究成果，就材料的制备方法、性能和应用前景等方面进行了探讨。     

聚合物分散液晶膜

聚合物分散液晶膜是将液晶和聚合物结合,得到的一种综合性能优异的膜材料,液晶分子赋予了聚合物分散液晶膜显著的电光特性,使其受到了广泛的研究,并有着广阔的应用前景。而聚合物作为成膜材料,起着辅助但是重要的作用,其结构和固化过程是影响聚合物分散液晶膜电光特性的重要因素。本文简要综述了聚合物分散液晶膜的制备方法、电光特性的影响因素及研究手段。     

向列型液晶液滴的指向矢构型及其转变的Monte Carlo模拟

采用Lebwohl-Lasher模型作为向列型液晶的分子模型,针对向列型液晶液滴的指向矢构型及其转变,在立方格点中进行了Monte Carlo模拟.在不同温度和界面相互作用强度下模拟所得的指向矢构型及其转变与实验中已发现的结果相符.除此之外,还得到了在外场存在下液晶液滴和椭球状液晶液滴的指向矢构型.结果对于理解PDLC材料的显示机制有重要的意义.也表明,基于Lebwohl-Lasher模型的Monte Carlo模拟能很好地描述受限条件下液晶体系的物理行为.     

聚合物分散液晶单体4,4′-二[6-(丙烯酰氧基)己氧基]联苯的合成

利用丙烯酰氯代替丙烯酸钾与4,4′-二(6-溴己氧基)联苯反应改进了制备4,4′-二[6-(丙烯酰氧基)己氧基]联苯(BAB6)的合成路线。改进前的反应温度较高,中间产物溶解度小,产物呈淡黄色,收率仅12.4%;改进后在室温反应,中间产物溶解度较高,产物呈白色,收率达到46.8%。采用1HNMR、13CNMR和元素分析对中间体和BAB6结构进行了表征。由改进后合成的单体,制备了具有快速响应的聚合物分散液晶(PDLC)膜,响应时间约2ms。扫描电子显微镜观察的结果表明,PDLC中形成了聚合物网络结构。