一种制备简单、可逆感温变色的球形胆甾相液晶薄膜的方法

本发明涉及可逆变温油墨领域，具体涉及一种简单制备、可逆感温变色的球形胆甾相液晶变色薄膜的方法。

背景技术：

1、目前制备液晶类可逆变温材料的常用方式有两种：

2、乳液法。通过剪切力，使液晶与亲水性聚合物之间形成类似“o/w”的结构，即水相包裹油相的结构。此时体系为两相共存，在热力学上是出于亚稳态结构。此时，液晶在聚合物中以液滴的形式存在，必要时，需要加入表面活性剂，以用来维持液滴的正常形态，常用的聚合物有聚乙烯醇。而表面活性剂对液晶的取向是有影响的，会影响颜色的变化以及颜色的变化区间。同时剪切力作用时间需要严格控制：作用时间过短，将会导致液滴过大，稳定性不佳，容易破乳。作用时间过长，会导致液滴过小，对光的散射作用较强。其次亲水性聚合物体系较少，无法有效拓宽可供选择聚合物的范围。

3、液晶胶囊法。首先需要将胆甾相液晶在特定聚合物的水溶液中进行取向，后通过乳液聚合的方式，让分散在聚合物中的液晶液滴聚合形成胶囊壁，再进行多次水洗，去掉其他聚合物杂质。再与聚合物基质共混，通过剪切力，液晶胶囊均匀分散。该方法操作复杂，流程繁琐。相应的缺点：聚合时候，液晶与聚合物壁的量需要一一对应，否则会导致芯壁比过高或过低，都会对光的散射有影响，从而影响颜色的显示；聚合物基质的共混，会改变体系的粘度，让液晶胶囊的分散并不均匀，进而影响颜色的显示。

技术实现思路

1、为了解决传统感温变色薄膜制备工艺复杂等问题，本发明提出一种制备简单、可逆感温变色的球形胆甾相液晶薄膜的方法，通过均相溶液相分离技术，实现液晶均匀分散在聚合物中，并能在聚合物中形成粒径大小均一的球形胆甾相液晶，实现在一定温度范围能响应并可逆变色。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种制备简单、可逆感温变色的球形胆甾相液晶薄膜的方法，其包括以下步骤：

3、s1、以向列相液晶和手性剂液晶为液晶混合物，将聚乳酸和液晶混合物通过其两者的良性溶液进行溶解，形成透明的均相溶液；

4、s2、以旋涂转速从50-200 rpm梯度递增到7000-8000 rpm的方式将步骤s1的均相溶液旋涂于基底，其中每个旋涂梯度保持30-90 s，每个旋涂梯度的旋涂厚度为5-25 μm，其中基底可以为玻璃或塑料片，涂膜后液晶混合物形成球形胆甾相液晶，粒径大小均匀；

5、s3、旋涂完成后，对旋涂的均相溶液采取逐步升温的方式进行烘干，使溶剂完全挥发，自然冷却后，最终得到可逆感温变色薄膜。

6、作为本发明的进一步优选技术方案，步骤s1中，聚乳酸占聚乳酸和液晶混合物总质量70-99%，液晶混合物占聚乳酸和液晶混合物总质量的1-30%；向列相液晶占液晶混合物总质量的50-99%，手性剂占液晶混合物总质量中的1-50%。

7、作为本发明的进一步优选技术方案，步骤s1中，良性溶液为甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、二甲基亚砜、二氯甲烷、氯仿、乙腈、四氢呋喃、乙酸乙酯、正己烷、甲苯、二甲苯、正丁醇、乙酸、吡啶中的一种或两种以上的混合。

8、作为本发明的进一步优选技术方案，所述向列相液晶为4-氰基-4'-壬氧基联苯、4-氰基-4'-己氧基联苯、4-氰基-4'-庚氧基联苯、4-氰基-4'-辛氧基联苯、4-(4-氰基苯氧基)-4'-辛基联苯、4-氰基-4'-十二氧基联苯中的至少一种；所述手性剂液晶为r5011、s5011、r811、s811中的至少一种。

9、作为本发明的进一步优选技术方案，步骤s2中，旋涂转速从50-100 rpm增到7000-8000 rpm至少划分为三个梯度。进一步优选地，旋涂转速分五个阶段梯度递增，具体为：第一阶段的旋涂速度为50-200 rpm，保持时间为50-60 s；第二阶段的旋涂速度为200-500rpm，保持时间为50-60 s；第三阶段的旋涂速度为500-1000 rpm，保持时间为50-60 s；第四阶段速度为1500-3000 rpm，保持时间为50-60 s；第五阶段为7000 rpm，保持时间为50-60s。

10、作为本发明的进一步优选技术方案，步骤s1中，采取以下方式形成均相溶液：添加搅拌子进行搅拌，转速500-1500 rpm，时间1-6h；或者摇床震荡2-3 h；或者超声清洗机以40khz清洗5 s-1 h。

11、作为本发明的进一步优选技术方案，步骤s3中，烘干可以采用紫外线烘干、红外线烘干、热风加热干燥、热台加热干燥中其中一种。

12、作为本发明的进一步优选技术方案，步骤s3中，采取从室温以每5 min升温5-10℃的升温速率进行烘干，且每升温5-10 ℃保持1-5 min，最高温度不超过200 ℃。

13、根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种采用上述方法制备得到的可逆感温变色薄膜。

14、本发明采用均相溶液相分离技术，采取相适配的工艺，实现了相分离胆甾液晶不仅能变色，而且形成球形的胆甾相液晶，且粒径大小均一，同时避免液晶封装失败，同时避免了表面活性剂、剪切力、芯壁比的影响。

15、本发明采用均相溶液相分离技术制备可逆、感温变色的球形胆甾相液晶薄膜，具有实现变色灵敏度高，响应快，稳定性好的特点。

16、本发明方法相比传统技术，操作更简便，并能高效地制备可逆感温变色的球形胆甾相液晶材料。该可逆感温变色薄膜能根据温度的改变，做出相对应的颜色改变，可应用于变色标签、防伪加密、智能材料等方面。

技术特征：

1.一种制备简单、可逆感温变色的球形胆甾相液晶薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备简单、可逆感温变色的球形胆甾相液晶薄膜的方法，其特征在于，步骤s1中，聚乳酸占聚乳酸和液晶混合物总质量70-99%，液晶混合物占聚乳酸和液晶混合物总质量的1-30%；向列相液晶占液晶混合物总质量的50-99%，手性剂占液晶混合物总质量中的1-50%。

3.根据权利要求1所述的制备简单、可逆感温变色的球形胆甾相液晶薄膜的方法，其特征在于，步骤s1中，良性溶液为甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、二甲基亚砜、二氯甲烷、氯仿、乙腈、四氢呋喃、乙酸乙酯、正己烷、甲苯、二甲苯、正丁醇、乙酸、吡啶中的一种或两种以上的混合。

4.根据权利要求1所述的制备简单、可逆感温变色的球形胆甾相液晶薄膜的方法，其特征在于，所述向列相液晶为4-氰基-4'-壬氧基联苯、4-氰基-4'-己氧基联苯、4-氰基-4'-庚氧基联苯、4-氰基-4'-辛氧基联苯、4-(4-氰基苯氧基)-4'-辛基联苯、4-氰基-4'-十二氧基联苯中的至少一种；所述手性剂液晶为r5011、s5011、r811、s811中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的制备简单、可逆感温变色的球形胆甾相液晶薄膜的方法，其特征在于，步骤s1中，采取以下方式形成均相溶液：

6.根据权利要求1所述的制备简单、可逆感温变色的球形胆甾相液晶薄膜的方法，其特征在于，步骤s2中，旋涂转速从50-100 rpm增到7000-8000 rpm至少划分为三个梯度。

7.根据权利要求1所述的制备简单、可逆感温变色的球形胆甾相液晶薄膜的方法，其特征在于，步骤s2中，旋涂转速分五个阶段梯度递增，具体为：

8.根据权利要求1所述的制备简单、可逆感温变色的球形胆甾相液晶薄膜的方法，其特征在于，步骤s3中，烘干可以采用紫外线烘干、红外线烘干、热风加热干燥、热台加热干燥中其中一种。

9.根据权利要求1所述的制备简单、可逆感温变色的球形胆甾相液晶薄膜的方法，其特征在于，步骤s3中，采取从室温以每5 min升温5-10 ℃的升温速率进行烘干，且每升温5-10℃保持1-5 min。

10.根据权利要求1-9任一项所述的方法制备得到的球形胆甾相液晶薄膜。

技术总结本发明涉及可逆变温油墨领域，公开了一种制备简单、可逆感温变色的球形胆甾相液晶薄膜的方法，包括以下步骤：以向列相液晶和手性剂液晶为液晶混合物，将聚乳酸和液晶混合物通过其两者的良性溶液进行溶解，形成均相溶液；在10‑40℃下，以旋涂转速从50‑100 rpm梯度递增到7000‑8000 rpm的方式将步骤S1的均相溶液旋涂于基底；旋涂完成后，采取逐步升温的方式进行烘干，自然冷却后得到可逆感温变色薄膜。本发明采用均相溶液相分离技术，采取相适配的工艺，实现了相分离胆甾液晶不仅能变色，同时避免液晶封装失败，同时避免了表面活性剂、剪切力、芯壁比的影响。其可逆感温变色薄膜具有实现变色灵敏度高，响应快，稳定性好的特点。技术研发人员：杨玉照,陈家希,陈旭东,肖程伟,冯登崇,鲁少林,郑治坤,汪成受保护的技术使用者：广东工业大学技术研发日：技术公布日：2024/11/21