PDLC原理,制作方法及光電性能

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1、聚合物分散液晶，又稱為PDLC(polymerdispersedliquidcrystal)，是液晶以微米量級的小微滴分散在有機固態(tài)聚合物基體內(nèi)，由于由液晶分子構(gòu)成的小微滴的光軸處于自由取向，其折射率與基體的折射率不匹配，當(dāng)光通過基體時背微滴強烈散射而呈不透明的乳白狀態(tài)或半透明狀態(tài)。施加電場可調(diào)節(jié)液晶微滴的光軸取向，當(dāng)兩者折射率相匹配時，呈現(xiàn)透明態(tài)。除去電場，液晶微滴有恢復(fù)最初的散光狀態(tài)，從而進行顯示?；驹???在PDLC體系中，向列相液晶以微米尺寸的液滴均勻分散在固態(tài)有機聚合物基體內(nèi)，在不加電壓下,每一個小液滴的光軸呈擇優(yōu)

2、取向,而所有微粒的光軸呈無序取向狀態(tài)。由于液晶是強的光學(xué)和介電各向異性的材料,其有效折射率不與基體的折射率匹配(相差較大),入射光線可被強烈散射而呈不透明或半透明乳白態(tài)。施加外電場時,相列液晶分子光軸方向統(tǒng)一沿電場方向,液晶微粒的尋常折射率與基體的折射率達到了一定程度的匹配,光線可透過基體而呈透明或半透明態(tài)。除去外電場,液晶微粒在基體彈性能的作用下又恢復(fù)到最初的散射狀態(tài),因此聚合物分散液晶膜在電場的作用下具有電控光開關(guān)特性。制備方法???獲得聚合物分散液晶膜的方法通常有五種：（1）TIPS（Temperatureinducedp

3、haseseparation）溫度分相法；（2）SIPS（Solventinducedphaseseparation）溶劑分相法；（3）PIPS（Polymerizationinducedphaseseparation）聚合分相法；（4）MP（Microencapsulationprocess）微膠囊分散法；（5）空穴法。前三種方法主要是使高聚物和LC混合物的均相體系產(chǎn)生相分離，形成LC微粒分散在高聚物的連續(xù)相中，是目前制備聚合物分散液晶膜的主要方法，而最后一種方法是通過高聚物和LC混合物產(chǎn)生非均相乳液，LC微粒以微膠囊方式分散

4、而實現(xiàn)。1.溫度相分離法（TIPS）??????在TIPS過程中，熱塑性樹脂首先被加熱至熔點以上，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。???使用TIPS方法制備PDLC膜的優(yōu)點在于比較簡便，但是制得的膜其溫度微粒依賴性強，當(dāng)使用溫度偏離預(yù)先設(shè)定的溫度，會使LC在樹脂中的溶解度增加，溫度可改變PDLC中LC的粒徑

5、和分布，只有重復(fù)原來的制備過程才可以得到恢復(fù)，要增加PDLC的溫度穩(wěn)定性，必須使用高熔點的聚合物。對于溫度偏差比較大的場合，使用熱固性樹脂制得的PDLC膜性能較差，但熱固性樹脂通常不能用TIPS來加工。???這一制備方法要求聚合物必須是熱塑性的，而且它的熔點必須低于它的分解溫度。首先升高聚合物和液晶的混合物的溫度，使其形成均相溶液，然后以一定的冷卻速度使其發(fā)生相分離，同時聚合物冷卻固化，將LC液滴固定在其網(wǎng)絡(luò)中。LC液滴的尺寸取決與冷卻速度，同時也依賴于所選原材料的物理化學(xué)性質(zhì)?？焖倮鋮s得到小尺寸液晶微滴，且尺寸大小均勻；慢速冷

6、卻，得到兩種統(tǒng)計尺寸的液晶，尺寸分布范圍廣。這種方法可控制LC液晶的尺寸，多用于研究PDLC形貌的影響因素。2.溶劑相分離法（SIPS）???對于無法用熱加工的樹脂（其熔點高于分解溫度），不能用TIPS法制備PDLC膜，可以找一個聚合物和LC的共溶劑，加熱溶解制成均相的溶液體系，通過去除溶劑和降低溫度達到相分離，形成的LC小微粒分散在高聚物連續(xù)相中，在這種方法中，小微粒的尺寸和分布可由除去溶劑的降溫速度所控制。使用SIPS制備PDLC膜的過程中，需用極性溶劑，溶劑的回收困難，同時溶劑易造成環(huán)境污染，整個過程和TIPS相比較，操作

7、要復(fù)雜得多。???溶劑揮發(fā)法同樣要求聚合物是熱塑性的，他是將液晶與聚合物溶解在同一溶劑中形成均相溶液，然后通過溶劑揮發(fā)促使兩相分離和聚合物固化。???相分離法制備PDLC的影星因素比較多，對于不同的體系，必須摸索其特定的實驗條件，以控制LC液滴的尺寸和形貌。3.聚合相分離法（PIPS）???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，最終實現(xiàn)相分離形成LC微粒。這個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

8、化溫度，當(dāng)超過一定速度固化時可能不會形成LC微粒，溫度主要通過影響溶解度，反應(yīng)速度及反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)來影響鏈擴散機理和鏈結(jié)構(gòu)以致影響到LC微粒的尺寸和分布。???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奧均相溶液，通過縮聚反應(yīng)、自由基聚