一种聚合物蜂网液晶黑板的制造方法与流程

1.本发明涉及一种教室用液晶无尘大黑板的制造方法，具体来说涉及一种聚合物蜂网胆甾相液晶黑板的制造方法。


背景技术：

2.对于聚合物与液晶的复合体系(polymer/liquid crystal composite system)，众所周知的是划分为聚合物分散液晶(pdlc：polymer dispersed liquid crystal)和聚合物网络液晶(pnlc：polymer network liquid crystal)。聚合物分散液晶是聚合物含量约为30％以上，聚合物形成带有微球腔的基体，把液晶分散成小微滴填充在微球腔中。聚合物网络液晶是聚合物含量约为15％以下，液晶形成基体，聚合物形成丝链网线，离散分布在液晶层中。已经产业化且市场很大的pdlc产品是应用做电控调光膜；已经产业化且市场比较大的pnlc产品是应用做液晶黑板(聚合物网络稳定胆甾相液晶)。小尺寸的液晶黑板又常称之为液晶手写板，而大尺寸的液晶黑板则是适合于教室用的液晶无尘黑板。大面积的聚合物分散胆甾相液晶无尘黑板具有十分巨大的市场前景，受到人们的关注，成为投资热点。李风华提出了“教室液晶黑板系统、黑板刷、柔性手写液晶屏及其制造方法”(cn106527007b)，已经十分详尽地描述了教室用液晶黑板的结构原理、制造方法及应用等。由于液晶无尘黑板是要在竖直悬挂的情况下使用，字迹要粗且亮，聚合物网络液晶中，液晶比例很高，聚合物比例很小，聚合物网络主要作用是提供胆甾相液晶平面态与焦锥态的双稳性，即聚合物致稳的胆甾相液晶(psclc：polymer stabilized cholesteric liquid crystal)，聚合物网络不能起到增强复合胶片黏结强度的作用。现有常规工艺制造的液晶黑板产品，液晶微滴不能完全被聚合物网络束缚，聚合物网络又不能把胶片粘结实，在液晶黑板产品竖直使用较长时间后，容易发生液晶沉降堆积到黑板底部。这样就造成黑板上方液晶少，下方液晶多，黑板下部膨胀，液晶层变厚，使得产品失效。为解决这种液晶黑板产品长期使用后失效问题，已有的可能技术方案是采用二次曝光的技术制作聚合物墙，以解决液晶流动造成失效问题(cn1851549a、cn1749836a等)，缺点是使工艺变得复杂，成本升高。本发明提出一种新的特殊制造工艺来制造液晶无尘黑板，以解决该液晶黑板使用寿命问题。


技术实现要素：

3.如上所述，pdlc是聚合物含量约为30％以上，pnlc是聚合物含量约为15％以下，有鉴于此，本发明提供一种聚合物含量介于15～30％之间的聚合物与液晶新复合体系的聚合物蜂网液晶无尘黑板的制造方法。
4.本发明提供的特殊工艺方法是，使聚合物的含量介于15～30％之间，并采用弱紫外光强度进行准直垂面较长时间曝光，预聚合物成分中是以沿光束传播方向为易聚合方向为主的柔性单体和低聚物组成。这样特殊的工艺方法所制造的产品，因为聚合物网络丝链密度比较大、比较粗、比较柔软，倾向于把上下胶片黏结牢固，并且束缚胆甾相液晶处于焦锥态。在施加按压应力时，聚合物比较柔软，能使胆甾相液晶从焦锥态转变为平面态，能实
现液晶手写板的效果。
5.本发明采用以下技术方案实现：
6.一种液晶无尘黑板，由两张导电胶片夹一层聚合物分散胆甾相液晶构成的大面积的液晶写字板。
7.本发明提出一种制造大面积液晶无尘黑板的特殊工艺方法，包括如下步骤：
8.第一步，采用常规工艺配制出聚合物蜂网胆甾相液晶预聚合物混合液(如预聚合物与胆甾相液晶比例为0.25比0.75，并混合进适量的间隔子如5μm粉)；
9.第二步，上下导电胶片分别开卷，采用常规工艺把混合液涂布到导电胶片之间(两张导电胶片中上面一张是透明导电胶片，下面一张是后面涂布黑涂料的不透明导电胶片)；
10.第三步，在专用覆膜机设备上，采用常规工艺进行覆膜，使预聚合物与液晶混合液层形成均匀薄层的复合膜；
11.第四步，复合后的夹了预聚合物蜂网胆甾相液晶的两张胶片，在覆膜辊驱动下，连续缓慢移动平铺在超长平台上，采用特殊工艺进行准直垂面弱光强度曝光，曝光时间数十分钟，复合膜完全固化；
12.最后，按照产品规格尺寸进行裁剪切割，交后工序制作车间。
13.本发明的基本原理如下。
14.由于pdlc和pnlc已经为业内公知含义概念，在此有必要针对聚合物含量介于15～30％之间的聚合物与液晶新复合体系给出一个新名称。可想而知，如此含量的聚合物是既不能形成将液晶分散在其中的聚合物基体，也不是形成离散交织的网络，而是形成了足够密集的网络，甚至于形成了连通的孔道微腔。作为理想模型，不妨假想其形成了类似于蜂巢网络，简称蜂网，于是进而可将这个聚合物与液晶新复合体系称之为“聚合物蜂网液晶(phlc：polymer hive liquid crystal)”或“聚合物蜂网胆甾相液晶(phclc：polymer hive cholesteric liquid crystal)”。为了达到解决液晶无尘黑板使用寿命问题，使产品具有抗液晶沉降堆积，制造出经久耐用的液晶无尘黑板的目的，本发明提出一种聚合物蜂网胆甾相液晶无尘黑板的特殊工艺方法。本发明既“填补”了聚合物与液晶复合体系研究领域的空白，又改进了教室用液晶无尘大黑板的制造方法。
15.现有的液晶黑板的结构是聚合物网络液晶，为达到上下胶片黏结牢固的目的，可能需要采取二次曝光如制作聚合物微墙等技术。本发明所谓聚合物蜂网液晶概念，含义是聚合物网络丝链密度更大些，垂面聚合成分更多些，既能达到pdlc的黏结强度，柔性聚合物网络又能具备pnlc的书写功能。垂面聚合成分多黏结牢固将使液晶不能自由流动，能够达到阻止液晶无尘黑板中液晶沉降堆积的难题，使液晶无尘黑板显著延长使用寿命。
16.现有的pdlc或pnlc制品，人们自然而然是采用的面光源进行紫外光曝光相分离，这是业内公知技术。而本发明的反式聚合物蜂网液晶黑板的制造方法，则强调按照特殊工艺紫外光曝光，特殊之处是光源为准直垂面入射紫外光。这一点是基于本发明人的最新研究心得，实验发现，某些线性单体和低聚物，具有沿光束传播方向为易聚合方向的特性。在光学上，如取光束传播方向为z轴，垂直光束传播方向为x、y轴，则存在某些单体易沿光束传播方向z方向聚合，而另外某些单体却倾向于沿垂直光束传播方向x、y方向聚合。而从分子物理学角度考虑，有机物分子中存在π电子云或σ电子云，会受或不受偏振光扰动影响而稳定或震荡，以至于聚合或不聚合，进而发生光诱导定向聚合反应。本发明提供一种聚合物蜂
胆甾相网液晶黑板的制造方法的特殊之处是采用可偏振光诱导定向聚合单体，光源为准直光源垂面入射紫外光曝光，因此说本发明具有制造方法上的材料和工艺技术条件上的创新。
17.本发明对材料的要求是可光诱导沿光束传播方向定向聚合的线性单体或低聚物，这样的单体或低聚物实验上容易找到很多种。与现有技术相比，pdlc或pnlc制品制造过程中，都是采用大面积的紫外光面光源，而本发明需要采用准直垂面入射点光源，因此需要在面光源与制品之间增加准直光阑装置而达到将面光源改造成为准直垂面入射点光源的要求。
18.相比现有技术，本发明的有益效果在于：
19.以往人们提出的聚合物与液晶复合体系，要么是聚合物含量比较高的pdlc，要么是聚合物含量比较低的pnlc，没有特意关注聚合物含量大致介于15～30％之间的体系，因此说本发明具有聚合物与液晶复合体系之聚合物蜂网液晶(phlc)的内涵概念方面的创新。
20.现有液晶无尘黑板制造技术，曝光后虽然形成聚合物网络胆甾相液晶层，但聚合物含量太低，并不能完全把液晶分散隔断，形成的是液晶连通体。用作小面积液晶手写板产品时，聚合物含量稍高点，字迹可以比较细，液晶微滴可以比较小，而且通常是平铺状态，避免了液晶沉降堆积。但是用作大面积液晶无尘黑板使用时，在竖直悬挂状态下，聚合物含量更低些，字迹要比较粗，液晶微滴就比较大，液晶连通体就会造成液晶向下沉降堆积。久而久之，上面液晶流走写不出字，下面肿胀得液晶变多膜层变厚，即写不上也加电擦除不掉。而本发明的特殊工艺，在制造过程中，比较多的聚合物蜂网丝链，将使两张导电胶片黏结更牢固，聚合物蜂网胆甾相液晶就能有效解决液晶沉降堆积问题。
附图说明
21.图1是加应力前焦锥态phclc黑板原理示意图：1.上胶片基板；2.上ito导电层；3.易垂面聚合为主竖立取向的聚合物蜂网；4.焦锥态螺旋易沿面分布取向的胆甾相液晶分子；5.下ito导电层；6.下胶片基板；7.背面涂布黑色涂料。
22.图2是加应力后平面态phclc显示原理示意图：8.上胶片基板；9.上ito导电层；10.易垂面聚合为主竖立取向的聚合物蜂网；11.平面态螺旋沿垂直方向取向的胆甾相液晶分子；12.下ito导电层；13.下胶片基板；14.背面涂布黑色涂料。
23.图3是面光源改造为准直垂面入射点光源装置示意图：15.紫外光面光源；16.准直光阑阵列；17.制品。
具体实施方式
24.以下结合具体实施例来说明本发明。
25.第一步，按照常规工艺配制胆甾相液晶和预聚合物混合液：胆甾相液晶用烟台显华公司产品x3p
‑
1189(n
o
＝1.519，n
e
＝1.769，δn＝0.250)加手性剂s5011配制而成；沿光束传播方向为易聚合方向的预聚物单体用长兴化工产品em211乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯(eoeoea)和em2132
‑
丙烯酸羟丙酯(β
‑
cea)，柔性稀释单体用长兴化工产品em70异冰片丙烯酸酯(iboa)，柔性低聚物为中黏度湛新公司产品270和低黏度长兴化工em6101，高黏结力低聚物用沙多玛公司高黏度产品cn9893，上述单体和低聚物的预聚物混合液混合比例为
(eoeoea)∶(β
‑
cea)∶(iboa)∶(6101)∶(270)∶(9893)～0.07∶0.03∶0.3∶0.3∶0.2∶0.1；向预聚物中加入少量光引发剂1173(2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基
‑1‑
丙酮(简称hmpp)约5％；预聚物混合液与胆甾相液晶混合比例为0.25∶0.75(即1比3)。
26.第二步，按照常规工艺开卷，向两张胶片中灌注混合液并覆膜，上面胶片为透明导电胶片，下面胶片为背面涂了黑漆的不透明导电胶片；以上胆甾相液晶与预聚物混合液粘度比较低，能按照常规工艺容易灌注进胶片中。
27.第三步，按照特殊工艺紫外光曝光(光强0.1kw/m2，曝光时长20min)，特殊之处是光源为准直垂面入射紫外光(装置示意图如附图3所示)，曝光平台比较长、走膜车速比较慢。
28.经过以上步骤制备的聚合物蜂网液晶黑板，外观为黑色复合胶片，施加按压应力后，胆甾相液晶螺旋垂面取向，变成能显示出字符图形的彩色笔迹，实现液晶黑板书写功能，施加电场又有擦除功能。
29.总之，以上所述的实施例详细说明本发明，而非限制本发明的范围。本领域技术人员可通过阅读本发明后，做出细微的改变和调整，仍将不失为本发明的要义所在，亦不脱离本发明的精神和范围。