液晶微胶囊的制备概述

2.液晶微胶囊化的研究进展




1957年，B.K.Green 等报道了采用复凝聚法制备了 CLC 微胶囊 的研究； 1960 年，E. Berman等以单层囊壁液晶微胶囊为原料，制备了热 变色液晶薄膜； 1964 年，T.George等研究了 CLC 微胶囊在热致变色薄膜中的应 用； 1986 年，谢淑云等通过一种液晶乳液快速微胶囊化方法制备了 具有双层囊壁的 CLC 微胶囊，基于此微胶囊产品的液晶薄膜能 够呈现鲜艳的彩色，而且在短程温度范围内（30~32℃）实现了 由红→黄→绿→蓝→紫的色彩变化，可以作为特殊固定显色应 用； 1992 年，黄发宏等采用复凝聚法制备了一种双层囊壁的 CLC 微胶囊，其变色温度为 37~40℃，色彩变化顺序为透明赤橙→ 绿→紫，以该微胶囊产品为原料的热变色油墨可适用于凹版和 丝印技术，从而在很大程度上方便了液晶材料的热变色应用。
4.解决方法

通过特定的工艺过程来实现液晶在聚合物中的分 散、保护和致稳，解决液晶胶囊化困难的问题， 并对液晶微胶囊产品的光学性质和电光性能进行 分析和讨论，探索其在液晶柔性显示上的应用， 为优化 PDLC、PSCT 制备工艺和提高液晶柔性显 示性能奠定基础。
5.1.溶剂蒸发法制备液晶微胶囊
主要原料和试剂
1.3.液晶显示技术的现状及趋势
液晶显示技术的发展现状
迄今为止，已开发的液晶显示方式很多，包括动态散 射显示、高分子分散液晶微滴显、扭曲类液晶显示、铁电 液晶显示、稳态胆甾相液晶显示以及液晶宾主效应等。 此外，随着科学的发展和应用需求的不断更新，新型 液晶显示方式如光学补偿弯曲液晶显示、共面转变液晶显 示、轴对称微结构液晶显示和多畴扭曲液晶显示等也逐渐 开始进入人们的生活和工作领域。
1.3.液晶显示技术的现状及趋势
液晶显示技术的发展现状 从新的需求和市场竞争的角度分析，液晶显示技术的发展 方向将集中于： （1）应对并适用显示容量更大； （2）向便携式、个人化液晶显示产品发展； （3）开发节能、多彩、显示对比度高的液晶显示 （4）开发大屏幕高清晰度电视； （5）满足特殊用途需要，如柔性显示和存储型显示等。 与此对应，反射式液晶显示、双稳态液晶显示、液晶微显 示和柔性液晶显示成为当前液晶显示发展的最新趋势。
1.1.液晶的组成和分类
热致液晶根据其内部分子排列有序状态的不同，又可以分为 向列相液晶、胆甾相液晶和近晶相液晶。
1.2.液晶的应用
a)
b)
c)
液晶显示器件是液晶应用的主题，同时在当今显示领域 中也占据主导地位。相比于其他显示器件，它具有低压 工作、微功耗、被动显示、可调显示面积、与集成电路 匹配良好等优点 液晶对光的调制作用可以使得液晶被加工成为各式各样 的光学器件，此外，利用胆甾相液晶的温度变色效应还 可以制成红外成像仪，直接将红外图像成像在液晶显示 器上。 液晶受电、热、磁等外场和压力的影响，分子排列会发 生改变，并引起光学特性及其他参数的改变，使得其在 检测、测量和传感技术方面得到广泛的应用。
液晶微胶囊的制备
1.1.液晶的组成和分类
(1) 液晶在组成上具有两大特点： a. 组成液晶的分子一般为规则的长棒状或碗状结构； b. 液晶分子在排列上彼此之间存在一定的规律性。 (2) 从形成液晶相的物理条件来看，液晶从大体上可以分为热 致液晶和溶致液晶两大类。 ① 热致液晶是指单成分的液晶化合物或均匀混合物在温度变 化的情况下出现的液晶相。 ② 溶致液晶是指两种或两种以上的组分混合后，因为体系浓 度变化而出现的液晶相。
研究结果表明，所制备的液晶微胶囊产品均为单核、球形 结构，颗粒尺寸单一，粒径大小在 4~7 μm，液晶含量可 高达 75wt%，并可适用于液晶显示研究。
2.液晶微胶囊化的研究进展

台湾 K.L. Cheng 课题组通过向液晶微胶囊中添加二色性原 料，获得了一种具有多重彩色效果的液晶微胶囊，产品粒 径大小 4~10 μm，在偏光显微镜下呈现出亮丽的“十字花 纹”。该微胶囊产品在外电场作用下的显示原理如下图：
2.液晶微胶囊化的研究进展

近年来，Hanyang University 的Kyung-Do Suh 小组以聚 甲基丙烯酸甲酯为膜材料，以向列相氟液晶 ML-0248 （TNI=107℃, LG-Philips）、E7（TNI=58℃, Merck）和 MLC-6014（TNI=81℃, Merck）为芯材料，通过溶质共扩散 法分别制备得到了液晶微胶囊，该微胶囊化过程如下图：
5.1.溶剂蒸发法制备液晶微胶囊
实验仪器
5.1.溶剂蒸发法制备液晶微胶囊
工艺过程 1. E7/PMMA 微胶囊的制备 取 1.00 g E7 和 0.15 g PMMA 依次溶解到含有 8.5 mL DMC 和 1.5 mL 乙酸乙酯的混合溶剂中，搅拌使其完全溶解。将 40 mL 2wt%的 PVA 水溶液注入到带有机械搅拌装置的 100 mL 三口瓶中，水浴控制体系温度为 20℃，在 1500 rpm 搅拌速度下将配置好的有机溶液在 2 min 内滴加到三 口瓶内，并保持乳化 20 min。之后，降低搅拌速度到 300 rpm，稳定后再次注入 40 mL2wt%的 PVA 水溶液。升高体 系温度，使水浴温度在 20 min 内从 20℃ 升高到35℃。保 持搅拌速度和体系温度不变，使反应体系在敞开环境搅拌 约 10 h。最后，反应液经过水洗、沉降浓缩后得到微胶囊 产品。
3.存在的问题

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液晶微胶囊化工艺在 LCD 柔性显示器研制过程起到了重 要的作用。一方面，通过包覆作用实现了液晶的分散、保 护和致稳，防止液晶在器件挠曲过程中的流动，从而确保 了液晶柔性显示的可行性；另一方面，通过控制微胶囊的 大小和分布来调节体系中液晶微滴的尺寸，从而提高了显 示器件的电光性能。然而，至今为止有关于液晶微胶囊化 的报道主要集中于少数地区和公司，这主要是由于有机溶 剂和助剂的掺杂都将会导致液晶材料本征性能的消失，从 而使得该过程变得更为复杂。
1.2.液晶的应用
最新研究进展： George 等应用溶致液晶制备了金属铂的纳米微粒，并应 用于催化剂领域。其所得到的纳米粒子具有介孔结构， 有效地提高了颗粒的比表面积。 Xinhua 等应用氧化铝原子沉积的方法对溶致液晶聚合物 膜进行改性，成功地降低了孔径，使聚合物膜对 H2/N2 气体分离的选择性因子由 12 提升到 65。 利用胆甾相液晶的超分子空间构造进行非对称有机合成 和手性色谱分离。 应用液晶聚合物制作各种新型功能性材料，以及采用稳 态液晶实现信息存储和强激光技术等也引起了广泛的关 注。