表面活性劑對PDLC膜光電性能的影響

摘 要：文章通過對比添加了不同比例表面活性劑的PDLC調(diào)光膜的開關(guān)態(tài)透過率、霧度及微觀聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來探討表面活性劑對PDLC調(diào)光膜光電性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明合理的添加表面活性劑可以一定程度的提高PDLC調(diào)光膜的開態(tài)透過率，且不影響其關(guān)態(tài)遮蔽性及開態(tài)視角。

關(guān)鍵詞：PDLC調(diào)光膜；表面活性劑；光電性能

引言

聚合物分散液晶（PDLC）調(diào)光膜，又稱為PDLC FILM（polymer dispersed liquid crystal film），是在兩塊透明的薄膜材料之間將液晶以微米量級的小微滴分散在聚合物基體內(nèi)，經(jīng)由特殊的工藝制作而成。通常情況下，由液晶分子構(gòu)成的小微滴的光軸處于自由取向，液晶材料成無序態(tài)存在，其折射率與基體的折射率不匹配，當(dāng)光通過基體時(shí)，被微滴強(qiáng)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，將無序的液晶材料轉(zhuǎn)成有序的排列狀態(tài)，此時(shí)兩者折射率相匹配時(shí)，呈現(xiàn)透明態(tài)（開態(tài)）。除去電場，液晶微滴有恢復(fù)最初的散光狀態(tài)（關(guān)態(tài)），從而進(jìn)行顯示。PDLC調(diào)光膜多應(yīng)用于辦公室隔斷、浴室隔斷、陽臺采光、大型投影項(xiàng)目等場所。需要調(diào)光膜關(guān)態(tài)時(shí)擁有較好的遮蔽性（較低的平行光光透過率及高霧度），開態(tài)時(shí)有較好視覺效果（較高的光透過率、較低的霧度）。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑

（1）部分聚合單體

（2）PDLC為珠海興業(yè)應(yīng)用材料科技有限公司提供的樣品

1.2 PDLC膜樣品準(zhǔn)備

向混配好的PDLC中加入總質(zhì)量5‰-3%的表面活性劑；最后加入總質(zhì)量8‰ 質(zhì)量的玻璃微珠（控制膜厚）。將混配好的PDLC滴加于兩片ITO膜之間（ITO面對貼），采用輥壓的方式制作PDLC調(diào)光膜。將制作好的膜在紫外燈的照射下進(jìn)行聚合，紫外光強(qiáng)度為20m W/cm2，波長365nm，溫度控制在25±1℃，照射時(shí)間為10min。整個(gè)過程需要在暗室中進(jìn)行操作。

1.3 表面活性劑添加比例

2 PDLC調(diào)光膜膜檢測方法

（1）平行光透過率儀測試。用平行光透過率儀（DRTG-81）測試在加持不同電壓下PDLC膜的平行光透過率數(shù)據(jù)。（2）濁度計(jì)測試。濁度計(jì)（COH400），測試在加持相同電壓下，檢測光從不同角度入射時(shí)PDLC膜的霧度數(shù)據(jù)。（3）聚合物網(wǎng)絡(luò)微觀形貌的觀察。將PDLC膜撕開，將有聚合物網(wǎng)絡(luò)和液晶的一面用環(huán)己烷進(jìn)行浸泡，以除去聚合網(wǎng)絡(luò)中的液晶，24h后取出樣品放入干燥箱進(jìn)行干燥，最后使用顯微鏡（Leica DM2500M）觀察PDLC薄膜的聚合物網(wǎng)絡(luò)微觀形貌。

3 結(jié)果與討論

3.1 平行光透過率儀測試結(jié)果

測試結(jié)果如圖2所示。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，隨著表面活性劑添加比例增加，PDLC膜關(guān)態(tài)平行光透過率增加；而開態(tài)時(shí)的平行光透過率先增加后減小，電壓越高，差距越明顯。

3.2 濁度計(jì)測試結(jié)果

如圖3所示，表面活性劑的添加量超過5‰時(shí)，PDLC膜的關(guān)態(tài)霧度減小，開態(tài)霧度有明顯的增大，檢測光傾斜入射時(shí)，增大尤為明顯。

3.3 聚合物網(wǎng)絡(luò)微觀形貌的觀察

圖4分別為樣品S1、S5的聚合物網(wǎng)絡(luò)微觀形貌圖。從圖中可以看出，樣品S5的聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中存在一些較大的孔隙，而樣品S1的聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)則較細(xì)密、均勻。正常情況下，隨著固化的進(jìn)行，聚合物網(wǎng)絡(luò)密度不斷增大，網(wǎng)孔變小使液晶顆粒受到擠壓使得它的尺寸變小，體系的粘度也顯著增加進(jìn)而限制相分離過程的發(fā)生，因而體系最終的相形態(tài)已基本定型，后續(xù)的輻照僅僅是對聚合物基體的進(jìn)一步固化，形成的聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將有著均勻的空隙。添加表面活性劑后，使得局部的聚合物凝膠化程度降低，有利于液晶微滴的析出，形成較大的微滴。

4 結(jié)束語

文章主要對比了表面活性劑的量對PDLC膜性能的影響。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，表面活性劑的加入，會(huì)影響聚合物凝膠化程度，從而影響液晶微滴的析出；當(dāng)添加量過高時(shí)，局部會(huì)形成過大的液晶微滴，導(dǎo)致PDLC膜關(guān)態(tài)遮蔽性降低；只有添加量在1%以內(nèi)時(shí)，能在保證關(guān)態(tài)霧度（遮蔽性）、開態(tài)霧度（可視效果）的同時(shí)，提高PDLC膜的開態(tài)透過率。

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