聚合物分散液晶(PDLC)的形貌对其电光性能有着极其重要的影响，通过控制固化条件实现对PDLC形貌的调控有着重要的实用价值。采用可逆加成一断裂链转移自由基(RAFT)聚合法制备了PDLC，研究了低玻璃化转变温度的大分子RAFT试剂聚丙烯酸丁酯(RAFT-PBA)含量和固化时间对PDLC形貌及关态透光率的影响。
聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal, PDLC)是微米量级的液晶微滴均匀地分散在聚合物网络基体中形成的光电复合材料，由于其特殊的电光响应机制,具有响应快、无需偏振片等优点,在光阀、全息光栅、显示器和投影仪等多种电子设备中有着广阔的应用前景(1-3]。制备PDLC的方法有多种[1-4] ,其中紫外光致聚合诱导相分离( Polymerization Induced Phase Separa-tion, PIPS)法制备工艺简单,样品重复性好，是目前普遍采用的方法印。
紫外光致PIPS是将预聚物与液晶混合得到均相溶液,通过紫外光引发使预聚物分子量增加。.当达到临界分子尺寸时,两者的相互溶解性降低，直至发生相分离，液晶形成微滴,并逐渐长大,最后微滴形态被固化的聚合物所固定田。研究表明,聚合反应速率、聚合物的分子量及分子量分布对PDLC的形貌有极其重要的影响。然而,PIPS法采用的是常规的自由基聚合,对以上因素难以进行准确的控制。活性自由基聚合以及用它控制聚合反应速率、聚合物的分子量及分子量分布已经有大量报道。本实验采用近几年发展迅速的活性自由基聚合法一可 逆加成断裂链转移自由基(Reversible Adition Fragmentation Transfer, RAFT)聚合门制备PDLC膜,通过改变链转移剂的含量可以实现对聚合反应速度及聚合物分子量大小和分布的调控,从而实现对液晶微滴形貌的控制。关于低玻璃化转变温度组分的含量对PDLC性能影响的研究还未见诸报道。本实验采用低玻璃化温度的大分子RAFT试剂聚丙烯酸丁酯(RAFT-PBA)及丙烯酸甲酯可聚合单体,用紫外光致PIPS制备PDLC,用偏光显微镜(POM)观察膜的形态,研究了RAFT-PBA含量及固化时间对PDLC膜形态的影响,探讨了液晶微滴的形貌对PDLC关态透光率Ta的影响.
2实验
2.1 RAFT-PBA 的制备
实验中采用的化学原料主要有以下几种:丙烯酸甲酯(MA,天津市博迪化工有限公司,纯度≥95%),丙烯酸丁酯(BA,天津市博迪化工有限公司,纯度≥99. 5%) ,通过柱色谱法除去可聚合单体中的阻聚剂;液晶XH5130-100(Ty1 = 62,no=1.527,n.=1. 717,0e= 11. 4,烟台显华化工科技有限公司);光引发剂1104(常州蓝鼎科技有限公司)。
RAFT-PBA由热引发的RAFT聚合制备，其制备过程如下:将丙烯酸丁酯(0.1 mol)、三硫代碳酸酯(1 mmol) 和热引发剂( AIBN,O.01mmol)装人熔封管,通人N2排尽空气后封管,然后在80 C恒温油浴下聚合4 h,取出产物后用THF溶解,再用大量冷的甲醇沉淀,最后在40C下真空干燥得到RAFT-PBA.
2.2 PDLC 的制备
将可聚合单体MA、RAFT-PBA、光引发剂1104及液晶XH5130-100按照表1所示比例配制成均相体系,然后使用毛细管吸取一定量样品灌注到空液晶盒(盒厚为20 μm)中,灌注完成后置于高压汞灯下紫外固化。
3.2 RAFT-PBA 含k对PDLC形貌的影响
图3为不同RAFT-PBA含量的PDLC形貌图。由图可以看出,随着RAFT-PBA含量的增加，液晶微滴逐渐变大。当RAFT-PBA含量达到15%时,微滴之间出现明显的相互合并,液晶微滴的大小呈不均匀状态。这是因为RAFT-PBA本身是一种具有高链转移常数的链转移试剂,对聚合反应速率和最终基体的分子量有着重要的影响。一般随着RAFT-PBA含量增加,体系中的自由基浓度大幅度降低,因而使得聚合速率降低,形成的聚合物分子量降低。而根据研究发现1-1,聚合速率越小,形成的液晶微滴尺寸越大,并且由于基体的分子量越小对液晶微滴的束缚就越小，微滴之间很容易相互合并,形成大小不- -的微滴。
同时，由于RAFT-PBA本身为聚丙烯酸丁酯,玻璃化温度很低,为-55心,常温下为液体,与文中所采用的液晶相容性很好。故随着RAFT-PBA在PDLC中含量的增加,聚合物基体与液晶发生相分离所需的时间长,最终得到的液晶微滴也相应变大。综上可知，随着RAFT-PBA含量的增加,液晶微滴呈增大的趋势。
