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《北京科技大学》 2019年
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液晶分子结构对聚合物分散液晶电光性能影响规律的研究

张慧敏  
【摘要】:聚合物分散液晶(PDLC)是液晶微滴均匀地分散在聚合物基体中所形成的复合材料。液晶作为PDLC材料的重要组成部分,其液晶组成及液晶分子结构对PDLC高分子网络形貌和电光性能有重要影响。本文采用了热固化和紫外光聚合两种方式制备PDLC,其主要研究内容如下:(1)将氟氰酯类液晶分子按一定比例添加到已知组分的主体液晶E8中,随着氟氰酯类液晶分子含量的增加,混合液晶的△ε值增加,但是△n值和清亮点温度均降低,黏度增大。所制备PDLC高分子网络中液晶微滴尺寸先减小而后增加。PDLC的Vth、Vsat及对比度均呈减小趋势。氟氰酯液晶分子在E8中含量为8.0 wt%时,两种方式制备的PDLC综合电光性能均较好。将具有不同末端烷基链长的氟氰酯类液晶分子添加到液晶E8中,随着所加入氟氰酯液晶分子的末端烷基链长的增加,△ε和△n值均稍有降低。另外,具有较短末端烷基链的氟氰酯类液晶分子能显著降低PDLC的Vth和Vsat,而较长末端烷基链的氟氰酯类液晶分子有利于制备快速响应的PDLC。(2)将端烯基氟氰酯液晶分子与相应饱和烷基氟氰酯液晶分子分别加入液晶E8中,相比添加饱和烷基氟氰酯分子的混合液晶,添加端烯基氟氰酯类液晶分子的混合液晶具有较大的△n值,较低的黏度及较小的△ε值。对比主体液晶E8,端烯基或饱和烷基氟氰酯类化合物分子的加入均能使混和液晶的△ε值增大,所以具有端烯基或末端饱和烷基的氟氰酯类液晶分子均能降低PDLC的Vth和Vsat,而其网孔尺寸基本无差别。此外,比较具有相同含量的端烯基或相应的末端饱和烷基氟氰酯类液晶分子的PDLC的电光性能,添加端烯基氟氰酯类液晶分子的PDLC对比度均较高、响应时间较快;而Vth和Vsat则略大。将不同含量的端烯基氟氰酯单体添加到液晶E8中,随着端烯基氟氰酯类单体含量的增加,混合液晶的△ε值增加、△n值降低,所以紫外聚合所制备PDLC的Vth、Vsat和对比度均呈减小趋势。而PDLC高分子网络中液晶微滴尺寸先减小而后增加,这是由于混合液晶的清亮点温度逐渐降低及黏度增大的缘故。氟氰酯液晶分子在E8中含量为8.0 wt%时,PDLC综合电光性能较好。(3)将高极性联苯炔类液晶单体及联苯酯类液晶单体加入主体液晶E8中,研究表明,相比主体液晶E8,添加带有三个苯环或一个环已基和两个苯环刚性核结构的联苯炔类液晶分子,其△n、△ε和清亮点温度均有所提高。其次,相比类似结构的联苯类液晶,联苯炔类液晶具有较大的△n、△ε和清亮点温度。另外,相比相应酯类液晶,炔类液晶在主体液晶E8中具有较好的溶解性。向E8中添加8.0 wt%的联苯炔类化合物后,所制备PDLC的Vth和Vsat均有所降低。相比具有三个苯环刚性结构的联苯炔和联苯酯类化合物分子,带有一个环己基的联苯炔类化合物更适用于制备低电压驱动的PDLC。此外,热固化PDLC的ton均有所降低,而toff则有增大趋势。
【学位授予单位】:北京科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:O753.2

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