一种反式电控调光膜及其制备方法和应用

本申请涉及液晶材料，具体涉及一种反式电控调光膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、电控调光膜可通过调节电压在透明态和光散射态之间进行切换，其在建筑外墙、汽车玻璃等领域得到了广泛应用。电控调光膜包括正式电控调光膜和反式电控调光膜两种，目前大规模生产使用的是正式电控调光膜，其在常态下呈现出光散射状态的非透明态，加电时呈现出光透过状态的透明态。但在大多数的使用场景下，例如汽车玻璃和护目镜镜片，透明态的使用时间要远远长于非透明态，在这些运用场景下，常态下为透明态、加电时呈现光散射状态的非透明态的反式电控调光膜比正式电控调光膜更加适合。

2、现阶段的反式电控调光膜，主要基于负性液晶和丙烯酸酯基聚合物体系聚合而成，其通过紫外光照射诱导自由基聚合，内部会形成较为精细的聚合物网络结构。然而，基于负性液晶和丙烯酸酯基聚合物体系聚合得到的反式调光膜，当聚合物含量少时，在负性液晶和丙烯酸酯基聚合物体系的网络结构中，竖直纤维数量较少畴密度大并且纤维较细，其机械性能如抗拉性能和抗弯折性能较差；随着聚合物含量的提升，机械性能也随之提升，但当机械性能提高到一定程度或者达到可以大规模制备使用的标准时，由于体系中聚合物含量过多，聚合物网络中竖直纤维畴密度小，聚合物网络对液晶小分子的锚定效果强，加电时液晶小分子不能被电场所驱动，样品不能在光透过态和光散射状态之间切换，导致反式电控调光膜不能正常使用。

3、环氧树脂拥有较高的耐腐蚀性、良好的粘附性和优异的机械性能，在半导体材料，防护涂料等地方得到了广泛的应用。将经过聚合作为电控调光膜的聚合物网络，有望提高反式电控调光膜的机械性能。目前通过负性液晶和与环氧树脂制备聚合物的方法主要有热固化和光固化，然而该两种固化方法均存在聚合时间过长的问题，如负性液晶与环氧单体e6m混合物中加入光引发剂6976，并通过紫外光固化方法聚合制备拥有优异机械性能的液晶/环氧单体混合物材料，其聚合时间达到2小时，且聚合物中e6m的含量最高只达到10wt％。一方面固化时间长导致生产效率低；另一方面因环氧单体的含量低，导致反式电控调光膜的机械强度仍然偏低。

技术实现思路

1、本申请提供一种反式电控调光膜及其制备方法和应用，旨在解决现有的环氧树脂基反式电控调光膜存在的固化时间长、机械强度低的问题。

2、为了达到上述目的，本申请采用以下技术方案予以实现。

3、本申请的第一方面，提供一种反式电控调光膜，包括沿厚度方向依次叠布的第一透明导电薄膜、聚合物液晶复合材料层和第二透明导电薄膜；

4、所述聚合物液晶复合材料的原料包括双环氧液晶性单体和/或单环氧液晶性单体、负性液晶和阳离子光引发剂；

5、所述聚合物液晶复合材料以重量计，包括双环氧液晶性单体2～40份、单环氧液晶性单体0～24份、负性液晶56～94份、阳离子光引发剂3～5份。

6、在一些实施方案中，所述双环氧液晶性单体和单环氧液晶性单体的质量比为(5:0)～(1:4)。

7、在一些实施方案中，所述阳离子光引发剂包括光引发剂1173，以及光引发剂1176或光引发剂6976。

8、在一些实施方案中，所述阳离子光引发剂包括光引发剂1173和光引发剂1176，且二者质量比为1:1。

9、在一些实施方案中，所述负性液晶为负性向列相液晶，其结晶点＜-40℃，清亮点＞100℃，双折射率＞0.1，介电各项异性＜-0.5，粘度＜200mpa.s。

10、在一些实施方案中，所述双环氧液晶性单体的化学结构为：

11、

12、其中m＝1～9；n＝1～9；

13、所述单环氧液晶性单体的化学结构为：

14、

15、其中m＝1～9。

16、本申请的第二方面，提供上述反式电控调光膜的制备方法，包括：

17、将聚合物液晶复合材料的原料按配比混合均匀，加入第一透明导电膜和第二透明导电膜之间，经紫外光辐照固化，即得反式电控调光膜。

18、在一些实施方案中，所述第一透明导电膜和第二透明导电膜的间距为8～40μm。

19、在一些实施方案中，所述紫外光辐照固化的温度为-20℃～100℃，时间为1～20min，光强为10～300mw/cm2。

20、本申请的第三方面，提供上述反式电控调光膜在汽车玻璃或镜片中的应用。

21、与现有技术相比，本申请的有益效果为：

22、本申请通过双环氧液晶性单体和单环氧液晶性单体的混合体系以及特殊的光引发剂组合，增加聚合物液晶复合材料的机械性能，同时提高了反式电控调光膜中聚合物的含量，得到的反式电控调光膜具有良好的电光性能和力学性能，其机械强度高，抗弯折和抗拉伸性能好。

23、本申请通过特殊的光引发剂组合大大提高双环氧液晶性单体和单环氧液晶性单体的聚合速度，缩短了反式电控调光膜的制备时间，具有广泛的应用前景。

技术特征：

1.一种反式电控调光膜，其特征在于，包括沿厚度方向依次叠布的第一透明导电薄膜、聚合物液晶复合材料层和第二透明导电薄膜；

2.根据权利要求1所述的反式电控调光膜，其特征在于，所述双环氧液晶性单体和单环氧液晶性单体的质量比为(5:0)～(1:4)。

3.根据权利要求1所述的反式电控调光膜，其特征在于，所述阳离子光引发剂包括光引发剂1173，以及光引发剂1176或光引发剂6976。

4.根据权利要求3所述的反式电控调光膜，其特征在于，所述阳离子光引发剂包括光引发剂1173和光引发剂1176，且二者质量比为1:1。

5.根据权利要求1所述的反式电控调光膜，其特征在于，所述负性液晶为负性向列相液晶，其结晶点＜-40℃，清亮点＞100℃，双折射率＞0.1，介电各项异性＜-0.5，粘度＜200mpa.s。

6.根据权利要求1所述的反式电控调光膜，其特征在于，所述双环氧液晶性单体的化学结构为：

7.权利要求1至6任一项所述的反式电控调光膜的制备方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一透明导电膜和第二透明导电膜的间距为8～40μm。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述紫外光辐照固化的温度为-20℃～100℃，时间为1～20min，光强为10～300mw/cm2。

10.权利要求1至6任一项所述的反式电控调光膜在汽车玻璃或镜片中的应用。

技术总结本申请涉及液晶材料技术领域，公开了一种反式电控调光膜及其制备方法和应用。反式电控调光膜包括沿厚度方向依次叠布的第一透明导电薄膜、聚合物液晶复合材料层和第二透明导电薄膜；所述聚合物液晶复合材料的原料包括双环氧液晶性单体和/或单环氧液晶性单体、负性液晶和阳离子光引发剂；所述聚合物液晶复合材料以重量计，包括双环氧液晶性单体2～40份、单环氧液晶性单体0～24份、负性液晶56～94份、阳离子光引发剂3～5份。本申请通过双环氧液晶性单体和单环氧液晶性单体的混合体系以及特殊的光引发剂组合，增加聚合物液晶复合材料的机械性能，同时提高了反式电控调光膜中聚合物的含量和聚合速度，得到的反式电控调光膜具有良好的电光性能和力学性能。技术研发人员：邹呈,宋哲旭,杨槐,于美娜,高延子,史英杰受保护的技术使用者：北京科技大学技术研发日：技术公布日：2024/11/4