一種體溫控制液晶物理凝膠及其製備與應用的製作方法

2023-05-22 04:20:01

(一)
技術領域：
本發明涉及一種體溫控制液晶物理凝膠及其製備與應用。(二)
背景技術：
：隨著顯示技術的不斷發展，結構相對複雜的傳統液晶顯示器件由於需要偏振片，視野範圍變窄，亮度和對比度有待進一步提升等問題而被趨於不斷改進。光熱雙控液晶顯示屏也已經問世，被廣泛應用於食品包裝材料、防偽商標、光熱傳感器、生物醫用材料等領域。與傳統的液晶光散射顯示模式相比，液晶物理凝膠中自組裝纖維網絡的相分離結構有利於製備無偏正片及取向膜的光散射電光顯示器，能夠誘導或提高液晶的光電、光化學以及電性能。通常，光熱雙控液晶顯示屏是通過外界光源或外界較高熱量來控制顯示屏的顯示效果。如果該外界熱量來自人體皮膚表面，就可以獲得智能型體溫控制液晶光散射顯示屏。通過皮膚熱量改變顯示效果，或者通過顯示效果來判斷皮膚熱量的高低，如此製備一系列顯示屏而被廣泛應用於醫療、傳感、防偽等領域，拓展液晶顯示屏的功能。本發明提供了一種體溫控制液晶光散射顯示屏，對比度高，響應時間短，製備工藝簡單，可應用於智能材料、可穿戴材料等光散射顯示領域。(三)技術實現要素：為了克服
背景技術：
的不足，本發明製備得到了一種體溫控制液晶物理凝膠及其製備方法及在光散射顯示屏中的應用。為了實現以上目標，本發明的技術方案如下：本發明提供一種體溫控制液晶物理凝膠，所述的液晶物理凝膠由如下質量配比的原料製成：82.0-98.9wt％液晶基體化合物、1-8.2wt％偶氮苯化合物、0-9wt％紫外螢光粉(0是指不添加紫外螢光粉)以及0.1-1.6wt％凝膠因子，所有組分總量為100％；所述液晶基體化合物為5cb液晶；所述偶氮苯化合物為4,4-二乙氧基偶氮苯或4-二甲氨基偶氮苯；所述紫外螢光粉為下列之一：8611進口螢光粉(色相：粉紅色，型號：8611，深圳市威彩翔顏料有限公司)，mc-17螢光粉(色相：粉紅色，型號：美國dayglo(迪高)mc-17，深圳市華億昌化工顏料有限公司)，yd-11螢光粉(色相：粉紅色，型號：yd-11，深圳市耀德聖科技有限公司)，107紫外油性螢光粉(色相：粉紅色，型號：107，濟南市新星化工有限公司)，紫外螢光粉(色相：粉紅色，濟南祥發化工科技有限公司)；所述凝膠因子為下列化合物之一或兩種以上的組合：進一步，優選所述凝膠因子為凝膠因子a，所述凝膠因子a由如下式(i)、式(ii)和式(iii)所示化合物按質量比1:1～2:1～3組成。進一步，優選所述凝膠因子為凝膠因子b，所述凝膠因子b由如下式(iv)和式(v)所示化合物按質量比1:5～5:1組成。進一步，優選所述凝膠因子為凝膠因子c，所述凝膠因子c由如下式(vi)、式(vii)和式(viii)所示化合物按質量比1:1～2:1～3組成。進一步，優選所述凝膠因子為凝膠因子d，所述凝膠因子d為式(ix)所示化合物。進一步，優選所述的液晶物理凝膠由如下質量配比的原料製成：90-95wt％液晶基體化合物、4-9wt％偶氮苯化合物以及0.5-1.0wt％凝膠因子。進一步，優選所述的液晶物理凝膠由如下質量配比的原料製成：90-91wt％液晶基體化合物、4-5wt％偶氮苯化合物、4-5wt％紫外螢光粉以及0.3-0.9wt％凝膠因子。本發明還提供一種所述體溫控制液晶物理凝膠的製備方法，所述方法為：按配方量，將液晶物理凝膠各組分在140～260℃溫度下充分混均10～20min，溶解完成後冷卻至室溫，獲得所述的體溫控制液晶物理凝膠。本發明還提供一種所述體溫控制液晶物理凝膠在製備體溫控制液晶光散射顯示屏中的應用，具體所述應用為：在液晶基體化合物的各向同性相溫度下，按配方量，向液晶基體化合物中摻入偶氮苯化合物、紫外螢光粉以及凝膠因子，在140～260℃溫度下，充分混均10～20min，待其互溶，溶解完成後趁熱將其引入到一個由載玻片製成的器件(所述器件是將兩塊載玻片相對面的3個邊緣通過固體膠固定形成空腔結構，加入凝膠後，再將第4個邊緣密封，優選外尺寸：10.00cm×2.50cm×2.33mm；內腔尺寸：4.60cm×2.50cm×0.14mm)中，利用雙面膠厚度控制器件厚度2-3mm，然後再降至室溫形成液晶凝膠體系，通過模板法在365nm紫外光下照射20～180min，非接觸式寫入圖像信息，即可製得體溫控制液晶光散射顯示屏。與現有技術相比，本發明的有益效果主要體現在：本發明提供一種體溫控制液晶物理凝膠，可應用於運用體溫控制顯示效果的光散射顯示領域。這類顯示屏製備工藝簡單，響應時間短(1～2min)，回復時間長(2～6min)，在可見光下能穩定存在(1～5h)，具有視野範圍寬、圖片對比度高、可循環使用等特點。(四)附圖說明圖1體溫控制液晶光散射顯示屏(0.5wt％poss-g1-boc/5wt％2azo2/5cb)：(a)初始狀態，25℃；(b)手捂30s；(c)手捂30s之後；(d)6min後回到初始狀態，25℃；(e)手捂30s；(f)手捂30s之後；(g)6min後回到初始狀態，25℃；(h)置於手掌表面40s；(i)離開手掌後；(j)5min後回到初始狀態，25℃。(液晶物理凝膠厚度0.14mm，樣品與紙張距離5cm。)圖2體溫控制液晶螢光光散射顯示屏(0.5wt％poss-g1-boc/5wt％2azo2/5wt％phosphor/5cb)：(a)初始狀態，25℃；(b)手捂30s；(c)手捂30s之後；(d)2min後回到初始狀態，25℃；(e)置於手掌表面40s；(f)離開手掌後；(g)90s後回到初始狀態，25℃。(液晶物理凝膠厚度0.14mm，樣品與紙張距離5cm。)圖3體溫控制液晶螢光光散射顯示屏(0.5wt％poss-g1-boc/5wt％2azo2/5wt％phosphor/5cb)經循環加熱-冷卻變化圖：(a)25℃；(b)37℃；(c)25℃；(d)37℃；(e)25℃。(五)具體實施方式下面通過實施例對本發明的技術方案作進一步具體說明，但本發明的保護範圍不限於此。實施例1：液晶物理凝膠質量組成：94.8wt％5cb液晶、4.7wt％4,4-二乙氧基偶氮苯及0.5wt％凝膠因子d(即式(ix)的化合物)。向1.000g的5cb液晶(購自煙臺萬潤精細化工股份有限公司)中摻入0.050g4,4-二乙氧基偶氮苯及0.005g凝膠因子d，150℃油浴下充分混勻待其互溶，溶解完成後趁熱將其引入到一個由載玻片製成的器件(所述器件是將兩塊載玻片相對面的3個邊緣通過固體膠固定形成空腔結構，加入凝膠後，再將第4個邊緣密封，外尺寸：10.00cm×2.50cm×2.33mm；內腔尺寸：4.60cm×2.50cm×0.14mm)中，雙面膠厚度即為液晶層厚度(0.14mm)，然後再降至室溫形成液晶凝膠體系(不脫去器件)，將一個「zjut」鏤空模板放置於器件表面，利用365nm紫外光照射3h後，製得帶有「zjut」字樣的體溫控制液晶光散射顯示屏。製得的顯示屏如圖1所示，(a)初始狀態，25℃；(b)手捂30s；(c)手捂30s之後；(d)6min後回到初始狀態，25℃；(e)手捂30s；(f)手捂30s之後；(g)6min後回到初始狀態，25℃；(h)置於手掌表面40s；(i)離開手掌後；(j)5min後回到初始狀態，25℃，液晶物理凝膠厚度0.14mm，樣品與紙張距離5cm。通過與手短時間(1min)接觸可形成對比度較高的圖像信息，並在5～6min後回到初始狀態。同時，該顯示屏在可見光下能夠穩定存在2h，可實現循環使用，對比度高，製作方法簡單。結果表明，本發明製備得到的體溫控制液晶光散射顯示屏在實際應用中切實可行，可廣泛應用於醫療衛生、智能材料等領域。實施例2：液晶物理凝膠質量組成：90.5wt％5cb液晶、4.5wt％4,4-二乙氧基偶氮苯、4.5wt％紫外螢光粉(粉紅色)及0.5wt％凝膠因子d(即式(ix)的化合物)。向1.000g5cb液晶中摻入0.050g4,4-二乙氧基偶氮苯、0.050g紫外螢光粉(色相：粉紅色，濟南祥發化工科技有限公司)以及0.005g的凝膠因子d，150℃油浴下充分混勻待其互溶，溶解完成後趁熱將其引入到一個由載玻片製成的器件，液晶層厚度(0.14mm)，同實施例1操作，製得帶有「zjut」字樣的體溫控制液晶螢光光散射顯示屏。製得的體溫控制液晶螢光光散射顯示屏(如圖2)，(a)初始狀態，25℃；(b)手捂30s；(c)手捂30s之後；(d)2min後回到初始狀態，25℃；(e)置於手掌表面40s；(f)離開手掌後；(g)90s後回到初始狀態，25℃，液晶物理凝膠厚度0.14mm，樣品與紙張距離5cm。可以實現短時間(1min)內手捂顯示，短時間(2min)內回復，同時一定時間內(4h)可循環使用的效果。顯示屏在25℃和37℃之間的轉變(如圖3)說明37℃下顯示屏具有清晰的顯示效果且可以循環使用。由此可說明顯示屏體溫控制亦可實現。結果表明，本發明提出製備體溫控制液晶螢光光散射顯示屏的方法可行。該顯示屏不僅可以通過體溫實現控制，而且在一定時間內可以實現循環使用而不影響顯示效果，在可見光範圍內穩定存在。實施例3：同實施例1，向5cb液晶中摻入4,4-二乙氧基偶氮苯、mc-17螢光粉以及不同質量比的凝膠因子c，各組分質量配比見表1，150℃油浴下充分混勻待其互溶，溶解完成後趁熱將其引入到一個由載玻片製成的器件，液晶層厚度(0.15mm)，利用365nm紫外光照射2h後，其它操作同實施例1，製得帶有「zjut」字樣的體溫控制液晶螢光光散射顯示屏，通過手捂法觀察顯示屏的顯示效果，見表2。表1液晶物理凝膠質量組成表2不同凝膠因子(vi)、(vii)和(viii)質量分數對顯示屏顯示效果的影響序號1234手捂時間(第一次)40s45s50s52s回復時間60s75s80s85s手捂時間(第二次)45s49s54s56s回復時間55s70s74s81s手捂時間(第三次)48s55s60s63s回復時間50s65s70s75s結果表明，凝膠因子(vi)、(vii)和(viii)質量分數對光散射顯示屏顯示效果有一定的影響，在一定範圍內，凝膠因子濃度越大，所需手捂時間越長，回復時間也越長，也就是保持圖像信息的時間越長。同時，隨著手捂次數的增加，要達到相同顯示效果所需要的手捂時間越長，回復到初始狀態需要的時間越短。實施例4：液晶物理凝膠質量組成：94.9wt％5cb液晶、4.5wt％4,4-二乙氧基偶氮苯及0.6wt％的凝膠因子a((i)：(ii)：(iii)質量比為1：1：1)。向1.000g5cb液晶中摻入0.047g4,4-二乙氧基偶氮苯及0.006g的凝膠因子a((i)：(ii)：(iii)質量比為1：1：1)，150℃油浴下充分混勻待其互溶，溶解完成後趁熱將其引入到一個由載玻片製成的器件(同實施例1)，液晶層厚度(0.15mm)，然後再降至室溫形成液晶凝膠(不脫去器件)，利用遮光片將器件分成兩個部分，左邊一半利用遮光片遮住，另一部分未用遮光片，通過365nm紫外光照射30min後，製得體溫控制液晶光散射顯示屏。顯示屏初始狀態左邊呈淡黃色，右邊呈橙色，且均不透明。手捂1min後，顯示屏左邊仍是不透明的淡黃色，右邊呈現透明的橙色，透過顯示屏可以看見位於顯示屏對面的紙張信息。通過這種透明及不透明的對比可以調整信息的寫入，來製備得到所需的體溫控制光散射顯示屏。5min後顯示屏回到初始狀態，再將顯示屏放置於皮膚表面停留70s，仍可顯示第一次手捂後的圖像。6min後回到初始狀態。如此循環10次，顯示效果均佳。結果表明，本發明製備得到的光散射顯示屏左右兩邊現象對比明顯，可以成功地作為體溫控制顯示屏使用。實施例5：液晶物理凝膠質量組成：91wt％5cb液晶、8.5wt％4-二甲氨基偶氮苯及0.5wt％的凝膠因子((iv)、(v)、(vi)、(vii)或(viii)中的一種)。向1.000g5cb液晶中摻入0.093g4-二甲氨基偶氮苯及分別加入0.006g的凝膠因子(iv)、(v)、(vi)、(vii)或(viii)，150℃油浴下充分混勻待其互溶，溶解完成後趁熱將其引入到一個由載玻片製成的器件(同實施例1)中，液晶層厚度(0.13mm)，然後再降至室溫形成液晶凝膠體系(不脫去器件)，將一個「zjut」鏤空模板放置於器件表面，利用365nm紫外光照射60min後，製得帶有「zjut」字樣的體溫控制液晶光散射顯示屏，對比5組顯示屏的顯示效果及可見光下穩定的時間，結果見表3。表3比較凝膠因子(iv)、(v)、(vi)、(vii)、(viii)對5cb液晶顯示屏顯示效果及可見光下穩定時間的影響結果表明，本發明分別利用凝膠因子(iv)、(v)、(vi)、(vii)、(viii)製備得到顯示效果較好，可見光下穩定存在時間較長的體溫控制液晶光散射顯示屏。實施例6：液晶物理凝膠質量組成：90.3wt％5cb、4.5wt％4-二甲氨基偶氮苯、4.5wt％107紫外油性螢光粉以及0.7wt％的凝膠因子d。向1.000g5cb中摻入0.050g4-二甲氨基偶氮苯、0.050g107紫外油性螢光粉以及0.008g的凝膠因子d，150℃油浴下充分混勻待其互溶，溶解完成後趁熱將其引入到一個由載玻片製成的器件(同實施例1)中，液晶層厚度(0.16mm)，然後再降至室溫形成液晶凝膠體系(不脫去器件)，將一個「zjut」鏤空模板放置於器件表面，利用365nm紫外光照射120min後，製得帶有「zjut」字樣的體溫控制液晶螢光光散射顯示屏，顯示效果見表4。表4體溫控制液晶螢光光散射顯示屏顯示效果次數12345678910手捂40s45s50s52s60s64s71s76s84s95s回復300s280s275s260s250s241s225s200s190s175s結果表明，本發明製備得到的體溫控制液晶螢光光散射顯示屏的顯示效果隨著顯示屏使用次數的增加，為保持相同顯示效果所需的手捂時間變長，回復時間變短，即可保持單次顯示圖像的時間變短。以上實施例僅是本發明較有代表性的例子。顯然，本發明的技術方案並不限於上述實施例，還可以有許多變化。本領域的普通技術人員從本發明公開的內容直接導出的變化，均應認為是本發明的保護範圍。當前第1頁12