聚合物分散液晶(PDLC)是將低分子液晶(liquidcrystal,縮寫為LC)與預(yù)聚物相混合,在一定條件下經(jīng)聚合反應(yīng),形成微米級(jí)的液晶微滴均勻地分散在高分子網(wǎng)絡(luò)中,再利用液晶分子的介電各向異性獲得具有電光響應(yīng)特性的材料,它主要工作在散射態(tài)和透明態(tài)之間并具有一定的灰度。聚合物分散液晶膜是將液晶和聚合物結(jié)合得到的一種綜合性能優(yōu)異的膜材料。液晶分子賦予了聚合物分散液晶膜顯著的電光特性,使其受到了廣泛的關(guān)注,并有著廣闊的應(yīng)用前景。相對于傳統(tǒng)顯示器件來說,聚合物分散型液晶顯示器具有很多優(yōu)點(diǎn),例如不需偏振片和取向?qū)?,制備工藝簡單,易于制成大面積柔性顯示器等,目前已在光學(xué)調(diào)制器、熱敏及壓敏器件、電控玻璃、光閥、投影顯示、電子書等方面獲得廣泛應(yīng)用。
PDLC的制備方法大體可分為相分離法和微膠囊封裝法,現(xiàn)在應(yīng)用較多的是相分離法。相分離法主要包括聚合引發(fā)相分離(PIPS)、熱引發(fā)相分離(TIPS)和溶劑引發(fā)相分離(SIPS)。其中聚合相分離方法由于具有工藝簡單易控制,固化速度快,毒性小等優(yōu)點(diǎn)而受到重視,在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。按照固化條件的不同,聚合相分離方法又分為熱固化、紫外光(UV)固化和電子束(EB)固化3種。
聚合引發(fā)相分離法(PIPS)
PISP法是制備PDLC最簡便的一種方法。它是將預(yù)聚物與液晶混合均勻的均相溶液,通過縮聚反應(yīng)、自由基聚合或直接光引發(fā)聚合,使預(yù)聚物分子量增加,當(dāng)達(dá)到臨界分子尺寸時(shí),兩者的相互溶解性降低,直至發(fā)生相分離,形成液晶微滴,并逐漸長大,最后液晶形態(tài)被固化的聚合物所固定。液滴的尺寸和形貌取決與從液滴成核到聚合物固化時(shí)它的生長時(shí)間,它可由聚合速度來控制。而聚合速度可由熱固化的溫度或光固化的光強(qiáng)來控制。此外,原材料的比例,所選液晶與預(yù)聚物的物理參數(shù),如粘度、擴(kuò)散速度和液晶在聚合物中的溶解性等也是影響LC液滴尺寸和形貌的重要因素。
高聚物預(yù)聚體和LC按比例混合均勻,在固化過程中,隨著高聚物基質(zhì)分子量的增長,LC在高聚物中的溶解度不斷減小,最終實(shí)現(xiàn)相分離形成LC微粒。這個(gè)過程中使用的高聚物可是熱塑性的,也可是熱固性的。影響LC微粒的尺寸及其分布的主要因素是固化速度,以及固化溫度,當(dāng)超過一定速度固化時(shí)可能不會(huì)形成LC微粒,溫度主要通過影響溶解度,反應(yīng)速度及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)來影響鏈擴(kuò)散機(jī)理和鏈結(jié)構(gòu)以致影響到LC微粒的尺寸和分布。
熱引發(fā)相分離法(TIPS)
在TIPS過程中,熱塑性樹脂首先被加熱至熔點(diǎn)以上,然后加入所需含量的LC,使兩者混合均勻,把均勻溶液在保溫狀態(tài)涂于導(dǎo)電玻璃上,然后按所需的速度冷卻到室溫,當(dāng)混合物溫度低于一定程度即發(fā)生相分離,LC微粒即可形成。在這個(gè)過程中,控制冷卻速度可以控制LC微粒的尺寸大小及分布,而這最終要影響到PDLC膜的電光性能。
由于PDLC是集光電薄膜和液晶為一體的有機(jī)結(jié)合,而液晶是強(qiáng)的光學(xué)各向異性和介電各向異性材料,因此,PDLC表現(xiàn)出的電光特性尤為顯著。