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1、(10)申请公布号 CN 102789083 A (43)申请公布日 2012.11.21 C N 1 0 2 7 8 9 0 8 3 A *CN102789083A* (21)申请号 201210324127.X (22)申请日 2012.09.05 G02F 1/1334(2006.01) G02F 1/1333(2006.01) (71)申请人河北工业大学 地址 300401 天津市北辰区双口镇河北工业 大学 (72)发明人范志新 张志东 解一军 郑永磊 (54) 发明名称 反式结构剪切效应调光玻璃 (57) 摘要 本发明涉及一种基于应变液晶原理的聚合物 分散液晶的反式结构剪切效应调光玻。
2、璃，它由两 片透明浮法平板玻璃夹层聚合物分散液晶的反式 结构剪切效应薄膜所构成。聚合物分散液晶的预 聚物是由可聚合单体加入光引发剂、链转移剂、增 韧剂等组成的紫外光固化胶黏剂，紫外光固化胶 黏剂与向列相液晶混合成液晶胶，曝光分两次，第 一次曝光后发生相分离但未充分固化。边施加剪 切应力边进行第二次曝光充分固化使剪切形变被 保留下来。聚合物分散液晶的反式结构剪切效应 调光玻璃具有半透明外观，当施加与制备过程所 施加的剪切应力方向相反的剪切应力时，该反式 结构剪切效应调光玻璃变成散射状态。本发明制 备的聚合物分散液晶的反式结构剪切效应调光玻 璃适合应用于室内装修等领域。 (51)Int.Cl. 权。
3、利要求书2页 说明书4页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 2 页 1/2页 2 1.一种聚合物分散液晶的反式结构剪切效应调光玻璃，其特征在于其由两片透明浮法 平板玻璃夹层聚合物分散液晶的反式结构剪切效应薄膜构成。 2.根据权利要求1所述的聚合物分散液晶的反式结构剪切效应薄膜，其特征在于是由 预聚物和向列相液晶的混合物以11的质量比混合后在一定条件下经紫外光固化而成。 3.根据权利要求1所述的聚合物分散液晶的反式结构剪切效应调光玻璃制备过程为： 将预聚物与向列相液晶的混合物即液晶胶灌注到两片浮法平板玻璃空隙中，紫外光。
4、曝光一 段时间后未完全固化时施加剪切应力，再进行二次曝光使其完全固化后保持剪切形变。 4.根据权利要求1所述的聚合物分散液晶的反式结构剪切效应调光玻璃，其特征在于 玻璃为制镜业用浮法平板玻璃原材料，其厚度为35mm。 5.根据权利要求2所述的预聚物与向列相液晶的混合物，其特征在于预聚物是由20 的烷氧基壬苯基丙烯酸酯、70的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、5的增韧剂丁腈橡胶，3的 链转移剂2-巯基乙醇和2的光引发剂1173组成，所述百分比均为质量百分比，预聚物固 化后折射率可以是n p 1.517、1.617或1.717。 6.根据权利要求2所述的预聚物与向列相液晶的混合物，其特征在于所述向列相液晶 。
5、材料的寻常光折射率为n o 1.517，非常光折射率为n e 1.717，双折射率差为0.2。 7.根据权利要求3所述的制备过程，其制品特征在于聚合物分散液晶反式结构剪切效 应薄膜中液晶微滴受剪切应力作用呈长椭球形，液晶微滴中液晶分子沿剪切方向取向，调 光玻璃常态半透明。 8.根据权利要求3所述的制备过程，其制品特征在于对调光玻璃施加与制备过程中剪 切方向相反的剪切应力，聚合物分散液晶的反式结构剪切效应薄膜中的长椭球形的液晶微 滴受剪切应力挤压作用变成圆球形，液晶微滴中液晶分子排列变杂乱，调光玻璃在剪切应 力作用下变成散射态。 9.根据权利要求1所述的聚合物分散液晶的反式结构剪切效应调光玻璃的。
6、制备方法， 其特征在于其制备过程为： 第一步，配制预聚物 用20的烷氧基壬苯基丙烯酸酯、70的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、5的增韧剂丁腈 橡胶、3的链转移剂2-巯基乙醇和2的光引发剂1173配制预聚物，将混合物在室温条件 下搅拌十分钟充分混合均匀。 第二步，配制液晶胶 将第一步配制的预聚物与向列相液晶以11的质量比混合，室温下用搅拌器搅拌十 分钟使其充分混合形成液晶胶。液晶胶呈无色透明状态，且黏度较小。 第三步，清洁玻璃基板 把玻璃切割成需要的尺寸，在自来水中加入清洁剂对玻璃基板进行清洗，使玻璃表面 洁净无污物，用清水冲洗干净，再用清洁干布擦拭去除水渍。 第四步，撒布衬垫料 在喷雾器中注入稀释溶剂。
7、挥发性胶黏剂(如502瞬干胶兑乙酸丁酯)，胶黏剂中加入衬 垫料微球粉，向一片玻璃上适量喷洒该溶剂，待溶剂挥发掉，衬垫料塑料微球粘结在玻璃表 面。 第五步，合玻璃 权 利 要 求 书CN 102789083 A 2/2页 3 在湿法撒布了衬垫料的一片玻璃上合上另一片玻璃，两片玻璃不完全重合，预留出方 便施加剪切应力的错位对边，立到专用槽池中，下端于侧边用不锈钢铁夹子夹住，上端插进 刀片，使两片玻璃中间形成极薄的楔形空隙。 第六步，灌注液晶胶 与建筑夹层玻璃灌胶工艺相同，将适量的前述配制好的液晶胶灌注到两片玻璃的空隙 中，抽出刀片，合拢玻璃，取下铁夹子，使液晶胶均匀充满玻璃空隙，并用洁净布擦净多余。
8、液 晶胶。 第七步，紫外曝光 将前述灌注了液晶胶的两片玻璃在紫外光灯下曝光，使预聚物与向列相液晶的混合物 发生相分离。紫外光灯强度适中(如光强通量400W/m 2 )，曝光时间大约1分钟，预聚物发生 聚合反应，向列相液晶从聚合物中析出，形成直径约1m的液晶微滴，此时制品外观为散 射雾态，立即关闭电源暂停曝光。 第八步，剪切固化 当制品曝光1分钟时没有充分固化，使用特制的剪切装置对其施加力度适当的剪切应 力，制品又变成半透明状态，再次开启紫外光灯曝光2分钟进行充分固化，由此制得由两片 玻璃夹层聚合物分散液晶薄膜构成的反式结构剪切效应调光玻璃。 权 利 要 求 书CN 102789083 A 1/。
9、4页 4 反式结构剪切效应调光玻璃 技术领域 0001 本发明技术方案涉及一种基于聚合物分散液晶的反式结构剪切效应调光玻璃。 背景技术 0002 聚合物分散液晶(PDLC)技术现已广泛应用于电控调光玻璃，大屏幕显示，全息光 栅等诸多技术领域。在对聚合物分散液晶研究中发现，对由玻璃基板制备的聚合物分散液 晶制品或聚合物网络液晶制品的上下基板施加剪切应力会引起透光现象，这是聚合物分散 液晶的剪切效应(Sheared Liquid Crystal)，它是应变液晶(Stressed Liquid Crystal) 的一种，美国肯特大学液晶研究所对应变液晶有比较多的研究。 0003 我们在研究应变液晶剪。
10、切效应中已经获得“聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃及 其制造和应用(ZL200910070975.0)”发明专利，其制品具有雾态毛玻璃外观，施加剪切应力 变成半透明状态。进一步研究时我们制备出了相反效果的制品，即制品具有半透明状态外 观，施加剪切应力变成雾态毛玻璃，我们称之为反式结构剪切效应调光玻璃。 发明内容 0004 本发明所要解决的技术问题是：提供聚合物分散液晶的反式结构剪切效应调光玻 璃，它由两片平板玻璃和中间的一层聚合物分散液晶的反式结构剪切效应薄膜构成，当对 上下两片玻璃施加剪切应力时，反式结构剪切效应薄膜由透明态变为散射态，即通过施加 与撤掉外加剪切应力实现制品的透明和散射，进而获。
11、得新型剪切效应调光玻璃，在室内装 修等方面有其特殊应用。 0005 本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：聚合物分散液晶的反式结构剪切效 应调光玻璃，由两片浮法平板玻璃和中间夹层聚合物分散液晶的反式结构剪切效应薄膜构 成。本发明使用的聚合物分散液晶材料由预聚物与向列相液晶材料混合而成，预聚物与向 列相液晶材料以11的质量比组成。所述预聚物是由20的烷氧基壬苯基丙烯酸酯、70 的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、5的增韧剂丁腈橡胶、3的链转移剂2-巯基乙醇和2的 光引发剂1173组成，所述百分比均为质量百分比，预聚物固化后折射率可以为n p 1.517、 1.617或1.717。所述向列相液晶材料的寻常。
12、光折射率为n o 1.517，非常光折射率为n e 1.717，双折射率差为0.2。 0006 本发明聚合物分散液晶反式结构剪切效应调光玻璃所用相分离技术采用紫外光 固化相分离技术。 0007 上述聚合物分散液晶的反式结构剪切效应调光玻璃，其中聚合物分散液晶的反式 结构剪切效应薄膜的构成还包括直径为1030m的衬垫材料塑料微球，其用量以玻璃制 品面积计算小于10粒/cm 2 。 0008 上述聚合物分散液晶的反式结构剪切效应调光玻璃，其中所述玻璃为制镜业的原 料浮法平板玻璃，其厚度为35mm。 0009 上述聚合物分散液晶的反式结构剪切效应调光玻璃，其中所述聚合物分散液晶的 说 明 书CN 1。
13、02789083 A 2/4页 5 反式结构剪切效应薄膜的厚度基本与衬垫材料直径一致为1030m。 0010 聚合物分散液晶的反式结构剪切效应调光玻璃制备方法，步骤是： 0011 第一步，配制预聚物 0012 用20的烷氧基壬苯基丙烯酸酯、70的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、5的增韧剂 丁腈橡胶、3的链转移剂2-巯基乙醇和2的光引发剂1173配制预聚物，将混合物在室温 条件下搅拌十分钟充分混合均匀。 0013 第二步，配制液晶胶 0014 将第一步配制的预聚物与向列相液晶材料以11的质量比混合，室温下用搅拌 器搅拌十分钟使其充分混合形成液晶胶，液晶胶呈无色透明状态，且黏度较小。 0015 第三步，清。
14、洁玻璃基板 0016 把玻璃切割成需要的尺寸，在自来水中加入清洁剂对玻璃基板进行清洗，使玻璃 表面洁净无污物，用清水冲洗干净，再用清洁干布擦拭去除水渍。 0017 第四步，撒布衬垫料 0018 在喷雾器中注入稀释溶剂挥发性胶黏剂(如502瞬干胶黏剂兑无水酒精或乙酸丁 酯试剂)，溶剂中加入衬垫料微球粉，向一片玻璃上适量喷洒该溶剂，待溶剂挥发掉，衬垫料 塑料微球粘结在玻璃表面。 0019 第五步，合玻璃 0020 在湿法撒布了衬垫料的一片玻璃上合上另一片玻璃，两片玻璃不完全重合，预留 出方便施加剪切应力的错位对边，立到专用槽池中，下端于侧边用不锈钢铁夹子夹住，上端 插进刀片，使两片玻璃中间形成极薄。
15、的楔形空隙。 0021 第六步，灌注液晶胶 0022 与建筑夹层玻璃灌胶工艺相同，将适量的前述配置好的液晶胶灌注到两片玻璃的 空隙中，抽出刀片，合拢玻璃，取下铁夹子，使液晶胶均匀充满玻璃空隙，并用洁净布擦净多 余液晶胶。 0023 第七步，紫外曝光 0024 将前述灌注了液晶胶的两片玻璃在紫外光灯下曝光，使预聚物与向列相液晶的混 合物发生相分离，紫外光灯强度适中(如光强通量400W/m 2 )，曝光时间大约1分钟，预聚物 发生聚合反应，向列相液晶从聚合物中析出，形成直径约1m的液晶微滴，此时制品外观 为散射雾态，立即关闭电源暂停曝光。 0025 第八步，剪切固化 0026 当制品曝光1分钟时没。
16、有充分固化，使用特制的剪切装置对其施加力度适当的剪 切应力，制品又变成半透明状态，再次开启紫外光灯曝光2分钟进行充分固化，由此制得由 两片玻璃夹层聚合物分散液晶薄膜构成的反式结构剪切效应调光玻璃。 0027 上述聚合物分散液晶的反式结构剪切效应调光玻璃，常态为半透明态，施加剪切 应力后变为散射态。通过施加和去掉剪切应力可实现调光玻璃的透明与散射两个状态转 换，与之前的聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃具有相反功能效果。 0028 上述聚合物分散液晶的反式结构剪切效应调光玻璃制备方法中所用到的原材料 均为市场上已知商品，所涉及搅拌器、喷雾器、紫外光灯和玻璃切割机均为公知的工具设 备。所涉及的紫外光灯。
17、曝光台和剪切装置为特殊设计安装，所涉及的液晶胶为特殊配方。 说 明 书CN 102789083 A 3/4页 6 0029 本发明的有益效果： 0030 本发明聚合物分散液晶的反式结构剪切效应调光玻璃的原理：所述调光玻璃在常 态下呈半透明状态，液晶微滴为沿剪切方向的长椭球体，液晶微滴中液晶分子沿椭球长轴 方向取向，因此液晶微滴表现为各向异性单轴晶体的性质，如选择聚合物折射率n p 与液晶 寻常光折射率n o 相等，光线通过聚合物分散液晶薄层时，一半光透射，一半光散射，聚合物 分散液晶薄层具有散射偏光片功能。如选择聚合物折射率n p 与液晶非常光折射率n e 相等， 则作用相同。如选择聚合物折射。
18、率n p 与液晶寻常光折射率n o 和非常光折射率n e 都不相等， 则制品虽然没有散射偏光片功能，但仍具有很高的透光率。 0031 对反式结构剪切效应调光玻璃的两片玻璃施加与曝光过程所施加剪切应力方向 相反的剪切应力，调光玻璃呈散射态。此时的聚合物分散液晶薄层中的液晶微滴受到剪切 作用由长椭球体被挤压变为球体，液晶微滴中液晶分子沿长轴排列的有序性降低，呈现其 他构型的排列(如双极构型排列)，此刻液晶微滴即不是各向同性的普通液体，也不能当作 各向异性的单轴晶体，因此光线通过聚合物分散液晶薄层时被散射。在制品最后应用时所 述施加剪切应力装置可以是不锈钢窗框，通过钥匙或螺丝等小部件巧妙施加剪切应力。
19、。 0032 本发明的聚合物分散液晶的反式结构剪切效应调光玻璃可以实现这样一种功能： 不用通过施加电压，仅通过对其两片玻璃施加剪切应力就能实现调光玻璃的半透明与散 射，在常态时表现为半透明态，当施加剪切应力时即变为散射态，撤去剪切应力又恢复半透 明态。 0033 本发明聚合物分散液晶的反式结构剪切效应调光玻璃与现有电控调光玻璃和发 明人之前已经获得发明专利的聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃相比，具有新特征： 0034 现有电控调光玻璃的制作技术要求高，液晶等原材料要求电子级纯，生产车间环 境要求千级净化，生产设备覆膜机等要求高精密度。首先在洁净车间制作出透明导电胶片 夹聚合物分散液晶薄层的胶片制。
20、品，然后再将胶片制品夹到两片玻璃之间。电控调光玻璃 使用过程需要消耗电力，不符合节能环保理念。目前电控调光玻璃反式结构(不加电场透 明，加电场散射)虽有技术但没有产品。总之电控调光膜生产线投资巨大，生产成本高，产 品价格昂贵，产品只能应用到超豪华装修领域。聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃投资小， 工艺简单，产品成本低，应用更广泛。反式结构剪切效应调光玻璃虽然比正式结构剪切效应 调光玻璃制作工艺复杂一点，但因其具有相反的效果，可能更受用户青睐而具有特殊应用 价值。电控调光玻璃开态透光率接近70，剪切效应调光玻璃开态透光率接近50，剪切 效应调光玻璃不及电控调光玻璃透明，但剪切效应调光玻璃是力学双稳。
21、状态，半透明状态 和散射状态都不消耗能量，仅在状态转换时消耗体力拨动开关进行施加或撤掉剪切应力， 这一点符合节能概念。 附图说明 0035 下面将结合附图和实施例对本发明做进一步解释。 0036 图1本发明聚合物分散液晶的反式结构剪切效应调光玻璃结构示意图。 0037 图2本发明聚合物分散液晶的反式结构剪切效应调光玻璃工作原理示意图。 0038 图中，101平板玻璃，102聚合物分散液晶反式结构剪切效应薄膜，201常态下聚合 物分散液晶的反式结构剪切效应调光玻璃呈现半透明状态，202对聚合物分散液晶的反式 说 明 书CN 102789083 A 4/4页 7 结构剪切效应调光玻璃施加剪切应力呈。
22、现散射状态。 具体实施方式 0039 实施例1，聚合物分散液晶的反式结构剪切效应调光玻璃制备方法，步骤是： 0040 第一步，配制预聚物 0041 用20的烷氧基壬苯基丙烯酸酯、70的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、5的增韧剂 丁腈橡胶、3的链转移剂2-巯基乙醇和2的光引发剂1173配制预聚物，将混合物在室温 条件下搅拌十分钟充分混合均匀，预聚物固化后折射率为n p 1.517。 0042 第二步，配制液晶胶 0043 将第一步配置的预聚物与向列相液晶材料以11的质量比混合，室温下用搅拌 器搅拌十分钟使其充分混合形成液晶胶，液晶胶呈无色透明状态，且黏度较小。 0044 第三步，清洁玻璃基板 0045 。
23、把玻璃切割成需要的尺寸，在自来水槽中加入清洁剂对玻璃基板进行清洗，使玻 璃表面洁净无污物，用清水冲洗干净，再用洁净干布擦拭去除水渍。 0046 第四步，撒布衬垫料 0047 在喷雾器中注入502瞬干胶黏剂兑乙酸丁酯试剂，溶剂中加入直径为20m的衬 垫料塑料微球粉，向一片玻璃上适量喷洒该溶剂，待溶剂挥发掉，衬垫料塑料微球粘结在玻 璃表面。 0048 第五步，合玻璃 0049 在湿法撒布了衬垫料的一片玻璃上合上另一片玻璃，两片玻璃不完全重合，预留 出方便施加剪切应力的3mm宽的错位对边，立到专用槽池中，下端于侧边用不锈钢铁夹子 夹住，上端插进刀片，使两片玻璃中间形成极薄的楔形空隙。 0050 第六。
24、步，灌注液晶胶 0051 与建筑夹层玻璃灌胶工艺相同，将适量的前述配置好的液晶胶灌注到两片玻璃的 空隙中，抽出刀片，合拢玻璃，取下铁夹子，使液晶胶均匀充满玻璃空隙，并用洁净布擦净多 余液晶胶。 0052 第七步，紫外曝光 0053 将前述灌注了液晶胶的两片玻璃在紫外光灯下曝光，使预聚物与向列相液晶的混 合物发生相分离。紫外光灯光通量400W/m 2 ，曝光时间1分钟，预聚物发生聚合反应，向列相 液晶从聚合物中析出，形成直径约1m的液晶微滴，此时制品外观为散射雾态，立即关闭 电源暂停曝光。 0054 第八步，剪切固化 0055 使用特制的剪切装置对聚合物分散液晶层施加力度适当的剪切应力，制品又变成 半透明状态，再次开启紫外光灯曝光2分钟进行充分固化，由此制得由两片玻璃夹层聚合 物分散液晶薄膜构成的反式结构剪切效应调光玻璃。 说 明 书CN 102789083 A 1/2页 8 图1 说 明 书 附 图CN 102789083 A 2/2页 9 图2 说 明 书 附 图CN 102789083 A 。