聚合物结构对聚合物网络稳定液晶薄膜电光性能的影响

［５］王庆兵（ＷＡＮＧ Ｑｉｎｇ小．嘴），凌志华（ＬＩＮＧ ＺＨ—ｈｕａ）， 李海峰（ＬＩ ｌ＇ｈｉ—ｆｅｎｇ）．等．｝茛晶与显示（Ｃ瑚ｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｒｄ
ｏｆ Ｌｉｑｕｉｄ研【６）ＤｉｅｒＶａｎｇ Ｉ．Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，２０００，１２（３）：１６７－－１８１． Ｃ７】Ｍｓｅｃｈｉｏｎｅ Ｍ，Ｃｕｐｅｌｌｉ Ｄ，Ｆｉ｜ｐｏ Ｇ Ｄ，村ａ／．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｐｔ．，
万方数据
高分子材料科学与工程
２００８薤
体制得的样品，其透光率随电压的增大而降低， 但当施加到一定电压后，其透光率又上升。
参考文献： ［１］Ｈｈ试ＲＡ Ｍ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，１９９０．６８（９）：４４０６～
４４１２．
［２］Ｄｕ Ｆ．Ｇａｕｚａ Ｓ，ｗｕ Ｓ Ｔ．０ｐｔ．ｂ中．。２００３。１ｌ（２２）：
ｌ实验部分 １．１原料和样品的制备
单体Ｍ１（含联苯结构的双丙烯酸酯）、Ｍ２ （含联苯结构的单丙烯酸酯）：均自制；光引发剂 １１０４：常州蓝鼎科技有限公司；液晶ＸＨ（ＴＮｌ＝ ６２℃，孢ｏ＝１．５２７，Ａｎ＝１．７：１７．△￡＝１１．４）：烟 台显华化工科技有限公司。
将单体、液晶、光引发剂按所需比例配制，
２８９１～２８９６．
［３］Ｍｔｔｒａｉ Ｈ，Ｇｏｔｏｈ Ｔ，Ｎａｋａｔａ Ｔ。ｅｔ ａ／．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ． １９９７，８１（４）：１９６２—１９６５，
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摘要：用带有联苯结构的双丙烯酸醣和单丙烯酸酯作为单体，采用紫外光引发聚合诱导相分离法制备了 聚台物网络稳定液晶（Ｐｓｌ，ｃ）薄膜。研完了不同液晶含量、固化时间、单体结构、取向层对ＰＳＬＣ膜电光 性能的影响。结果表明，随着液晶音量的增加，样品的关态连光率（瓦肝）随之增太．驱动电压则呈减小 趋势；相对而言，随固化时间的增加，样品的Ｔ（肝则降低。在ＰＩ作取向层时，由双丙烯酸酯单体制备的 样品表现出了较高的Ｔ（】ＦＦ，而由单丙烯酸酯单体制得的样品，因其聚合物网络结构的不稳定性．在较低 电压情况下就出现了“变彤”的电光曲线。
收稿ｌ＝Ｉ期：２００７－０６—１５ 基金项日：四川大学人才引进启动费（００８２２０４１２７０７４）
联系人：汪缺寒．主要ｎ事液赫取向材料。液晶／壤台物复台材料等的研究与开发，Ｅ．）ｎａｉｌ：ｐｄ—ｗａｎｇｐａｐｅｒ（＿ａ）１２６．ＣＯＷｌ
万方数据
高分子材＊ＩＮ－学与工程
２００８年
在超声波振荡器中混合均匀，然后在热台上（６０ ℃）灌膜，液晶盒由两片经摩擦ＩＴＯ面或ＰＩ层 的导电玻璃按反平行摩擦方向制成，盒厚２０ ｐａｎ，然后在紫外灯照射下固化。 １．２样品性能测试
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第１期
王守廉等：聚合物结构对聚合物网络稳定液晶薄膜电光性能的影响
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了ＰＳＬＣ ＮＮ，此薄膜具有良好的电光性能，并 研究了不同液晶含量、ＮＮｎ，ｔｆ．－ｔｘ寸ＰＳＩ．Ｃ膜性
能的影响。实验表明，随着液晶含量的增加，样 品的关态透光率（丁０ＦＦ）随之增大，驱动电压则 呈减小趋势；相对而言，随固化时间的增加，样 品的ＴｏＦＦ降低。在ＰＩ作取向层时，Ｍ１单体所 对应的样品表现出了较高的ＴＯＦＦ，而由Ｍ２单
实验所得样品的微观形态在偏光显微镜 （ＸＰ６，上海米厘特精密仪器有限公司）下观察， 其电光性能在改装后的紫外分光光度计（Ｕｖ 一１８１０ＰＣ，北京普析通用仪器公司）上测试，以 空气作参比，入射偏振光方向平行于玻璃板的 摩擦方向。
２结果与讨论 ２．１液晶含量对ＰＳＬＣ电光性能的影响
在聚合物基体与液晶的相分离过程中，液 晶与单体的相容性和质量比例对ＰＳＬＣ膜的微 观形态有较大影响…８。本实验所用的单体结构 中有刚性的联苯结构，与液晶有较好的相容性， 在液晶清亮点以上能形成均相体系。ＰＳｉＪ３膜 电光性能与液晶的含量有着密切的关系。如 Ｆｉｇ．１所示，随着液晶含量的增加，ＰＳＬＣ膜的
２０００，２７（７）：９１７—９２０．
【８１ Ｏｉｅｒ呱Ｉ．Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２００３。１５（２）：１５２ １５６．
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Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ．Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｆｉｌｍｓ
Ｃｕｒｉｎｇｔ＿ｎ”１ ｈ
关态透光率（Ｔｏｗ）增太，驱动电压随之减小。 这是因为聚合物单体含量越少，形成的网络就 越稀疏，可限制的液晶也就越少，此时液晶在取 向层作用下排列更加规整，对光的散射较少，且 在较低电压作用下就可使液晶发生重取向。 ２．２固化时间对关态透光率（Ｔｏｒｔ）的影响
将固化好的样品置于正交偏光显微镜下观 察，旋转样品可观察到视场呈明暗交替变化，这 表明样品中液晶在摩擦ＩＴＯ层的作用下发生 了取向。Ｆｉｇ．２为不同固化时间所制样品的偏 光显微照片，样品的摩擦方向与偏振光成０。或 ９０。夹角。照片中明亮区域为液晶相，暗区为聚 合物相。随着固化时问的增加，明亮区域增加， 而样品的Ｔ僳Ｆ随之减小．如Ｆｉｇ．３所示。这是 由于光照时间短，形成的聚合物网络较稀疏，受 网络限制的液晶也就越少，在取向层的作用下 易发生规整排列，入射光容易通过，因此薄膜的
３９（２２）：５３１５－５３１９，
【１１ ３ ＣｈｅｎＴ Ｊ，ＣｈｅｒｔＹ Ｆ，Ｓｕｎ Ｃ Ｈ，ｅｔ ａｔ．Ｊ．Ｐｏｉｙｒｎ．Ｒｅｓ． ２００６。１３（２）：８５－８９．
Ｔｈｅ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ Ｏｎ ｔｈｅ Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ
网 在络未中施的加排电列场取时向，不龇同膜而为引透起明折态射；率施的加变适化，当
电场后，由于聚台物网络与液晶问的锚定作用， 将限制部分液晶在电场中的重新取向，使液晶 分子杂乱排列，表现出不同折射率，对人射光散 射，ＰＳＬＣ膜呈模糊态。由于ＰＳＬＣ器件具有较 低的阈值电压，高的对比度，较宽的视角，其在 光开关，光衰减器，智能窗，盥示器等领域具有 广阔的应用前景Ｌｌ，２｜。
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万方数据
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３结论 采用含有刚性基团的双丙烯酸酯单体制备
Ｔ孵较高。而聚合物的分子量将随固化时间
的增加而增大，所得的样品中聚合物网络也会 越密集，这样网络对液晶的锚定作用也将增大， 被限制在网络中的部分液晶小分子难以在取向 层的作用下均一取向，对光散射增强，进而使得 薄膜的ＴＯＦＦ降低。 ２．３单体结构对ＰＳＬＣ膜电光性能的影响
对ＰＳＩ．．Ｃ膜的电光特性的解释，通常认为 是聚合物网络限制液晶的取向，进而影响光的 通过与散射【９，１０Ｊ。实验中，分别选用了双官能 度（Ｍ１）和单官能度（Ｍ２）的丙烯酸酯类单体作 为聚合物基体，由于Ｍ２单体在直接摩擦ＩＴＯ 作为取向层的情况下，不能表现出较好的反式 显示效果，且所需固化时间较长。因此，用实验 室自制的聚酰亚胺（ＰＩ）作为取向层，制得的样 品电光曲线如Ｆｉｇ．４所示。Ｍ１单体所对应的
第２４卷第１期 ２００８年１月
高分子材料科学与工程
Ｉ℃ＬＹＭＥＲ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
ｖ０１．２４，№．１
Ｊａｎ．２００８
聚合物结构对聚合物网络稳定 液晶薄膜电光性能的影响
王守廉，唐秀之，何 杰，曾 或，阎 斌，汪映寒
（四川大学高分子科学与工程学院，高分子材料工程国家重点实验室，四川成都６１００６５）
ＰＳＬＣ膜性能的影响，实验中得到了米粒状和 纤维状的两种微观形态，其中。米粒状形态的 ＰＳＬｌ２膜具有较低的驱动电压。研究者对 ＰＳＬｃ膜微观形态的研究较多，而单体结构对 薄膜电光性能的影响研究还鲜见报道。本文选 用带有联苯结构的双丙烯酸酯和单丙烯酸酯作 为单体，研究了不同液晶含量、光照时间对 ＰＳＬＣ膜的形态及其电光性能的影响；探讨了 单体结构、取向层对ＰＳＩ￡膜关态透光率的影 响，并从聚合物网络形态和液晶在网络中的排 列取向解释了电光性能差异的原因。
个可供聚合反应的官能团，在聚合过程中可以 相互反应形成网络织构；而Ｍ２单体只有一个 官能团，聚合反应中不能形成交联网络，但由于 聚合物侧链带有极性的联苯腈结构，在ＰＩ取向 层的作用下，其可与液晶一起取向排列¨１｜。当 施加适当电压时，由于聚合物链与液晶问的锚 定作用，使得部分液晶不随电场取向，对光形成 散射．薄膜透光率下降；随着电压的不断增加， 聚合物对液晶的锚定作用被电场作用破坏，大 部分液晶都将随电场方向取向，使薄膜的透光 率增加。
关键词：聚合物网络；液晶；网络形态；电光性能
中圉分类号：０６３Ｉ．１＋ｌ
文献标识码：Ａ
文章编号：１０００—７５５５（２００８）０１—００６３—０４
聚合物网络稳定液晶（ＰＳＬＣ）薄膜是少量 聚合物形成网络以稳定液晶取向的一种新型光 电复合材料。与通常的聚合物分散液晶 （ｅｏｉ．ｃ）薄膜不同的是，由于液晶分子在聚合物
近些年，对聚合物网络稳定液晶薄膜电光 性能、网络形貌的影响研究越来越受到人们的 关注［３－－６］。Ｍａｃｃｈｉｏｎｅ等［７】采用童接摩擦ＩＴＯ 导电层的方法，使其作为取向层，向列液晶在经 摩擦后的ＩＴＯ作用下取向排列，研究了摩擦程 度对ＰＳＬＣ膜电光性能的影响。Ｄｉｅｒｋｉｎｇ等旧Ｊ 研究了聚合物网络稳定液晶的微观形态对
ＸＨ ｒｒｔｔ∞Ｋｓ ｆｒａｃｔｉｏｎ：９５％；Ｃ１．ＩＩ趣ｔｉｍｅ ６ ｈ
样品在ＰＩ作取向层时表现出了较高的Ｔｏｗ （７８．４％），而在没有涂覆ＰＩ直接摩擦ＩＴＯ时 的Ｔｏ砰只有４８．３％；由Ｍ２单体制得的样品， 其透光率随电压的增大而降低，但当施加到一 定电压后，其透光率又上升。笔者认为。ＰＳＬＣ 膜在ＰＩ取向层的作用强于ＩＴＯ取向层，使得 液晶在最初的排列更加规整，对光的散射减小， 关态时的透光率增大。对两种不同基体所表现 出的电光性能的差异，笔者可以从膜的微观形 态加以说明，Ｆｉｇ，５为Ｍ１，Ｍ２单体制备的样品 所对应的偏光显微镜照片。由于单体Ｍ１有两