PDLC原理-制作方法及光电性能-共4页.docx

聚合物分散液晶，又称为PDLC(polymerdispersedliquidcrystal)，是液晶以微米量级
的小微滴分散在有机固态聚合物基体内，由于由液晶分子构成的小微滴的光轴处于自由取
向，其折射率与基体的折射率不匹配，当光通过基体时背微滴强烈散射而呈不透明的乳白
状态或半透明状态。施加电场可调节液晶微滴的光轴取向，当两者折射率相匹配时，呈现
透明态。除去电场，液晶微滴有恢复最初的散光状态，从而进行显示。
基本原理
在PDLC体系中，向列相液晶以微米尺寸的液滴均匀分散在固态有机聚合物基体内，在
不加电压下,每一个小液滴的光轴呈择优取向,而所有微粒的光轴呈无序取向状态。由于液晶
是强的光学和介电各向异性的材料,其有效折射率不与基体的折射率匹配(相差较大),入射光
线可被强烈散射而呈不透明或半透明乳白态。施加外电场时,相列液晶分子光轴方向统一沿
电场方向,液晶微粒的寻常折射率与基体的折射率达到了一定程度的匹配,光线可透过基体而
呈透明或半透明态。除去外电场,液晶微粒在基体弹性能的作用下又恢复到最初的散射状态,
因此聚合物分散液晶膜在电场的作用下具有电控光开关特性。
制备方法
获得聚合物分散液晶膜的方法通常有五种：（1）TIPS（Temperatureinducedphase
separation）温度分相法；（2）SIPS（Solventinducedphaseseparation）溶剂分相法；（3）
PIPS（Polymerizationinducedphaseseparation）聚合分相法；（4）MP（Microencapsulation
process）微胶囊分散法；（5）空穴法。前三种方法主要是使高聚物和LC混合物的均相体
系产生相分离，形成LC微粒分散在高聚物的连续相中，是目前制备聚合物分散液晶膜的
主要方法，而最后一种方法是通过高聚物和LC混合物产生非均相乳液，LC微粒以微胶囊
方式分散而实现。
1.温度相分离法（TIPS）
在TIPS过程中，热塑性树脂首先被加热至熔点以上，然后加入所需含量的LC，使两者
混合均匀，把均匀溶液在保温状态涂于导电玻璃上，然后按所需的速度冷却到室温，当混
合物温度低于一定程度即发生相分离，LC微粒即可形成。在这个过程中，控制冷却速度可
以控制LC微粒的尺寸大小及分布，而这最终要影响到PDLC膜的电光性能。
使用TIPS方法制备PDLC膜的优点在于比较简便，但是制得的膜其温度微粒依赖性强，
当使用温度偏离预先设定的温度，会使LC在树脂中的溶解度增加，温度可改变PDLC中
LC的粒径和分布，只有重复原来的制备过程才可以得到恢复，要增加PDLC的温度稳定
性，必须使用高熔点的聚合物。对于温度偏差比较大的场合，使用热固性树脂制得的
PDLC膜性能较差，但热固性树脂通常不能用TIPS来加工。
这一制备方法要求聚合物必须是热塑性的，而且它的熔点必须低于它的分解温度。首先
升高聚合物和液晶的混合物的温度，使其形成均相溶液，然后以一定的冷却速度使其发生

相分离，同时聚合物冷却固化，将LC液滴固定在其网络中。LC液滴的尺寸取决与冷却速
度，同时也依赖于所选原材料的物理化学性质。快速冷却得到小尺寸液晶微滴，且尺寸大
小均匀；慢速冷却，得到两种统计尺寸的液晶，尺寸分布范围广。这种方法可控制LC液
晶的尺寸，多用于研究PDLC形貌的影响因素。
2.溶剂相分离法（SIPS）
对于无法用热加工的树脂（其熔点高于分解温度），不能用TIPS法制备PDLC膜，可以
找一个聚合物和LC的共溶剂，加热溶解制成均相的溶液体系，通过去除溶剂和降低温度
达到相分离，形成的LC小微粒分散在高聚物连续相中，在这种方法中，小微粒的尺寸和
分布可由除去溶剂的降温速度所控制。使用SIPS制备PDLC膜的过程中，需用极性溶剂，
溶剂的回收困难，同时溶剂易造成环境污染，整个过程和TIPS相比较，操作要复杂得多。
溶剂挥发法同样要求聚合物是热塑性的，他是将液晶与聚合物溶解在同一溶剂中形成均
相溶液，然后通过溶剂挥发促使两相分离和聚合物固化。
相分离法制备PDLC的影星因素比较多，对于不同的体系，必须摸索其特定的实验条件，
以控制LC液滴的尺寸和形貌。
3.聚合相分离法（PIPS）
高聚物预聚体和LC按比例混合均匀，在固化过程中，随着高聚物基质分子量的增长，
LC在高聚物中的溶解度不断减小，最终实现相分离形成LC微粒。这个过程中使用的高聚
物可是热塑性的，也可是热固性的。影响LC微粒的尺寸及其分布的主要因素是固化速度，
以及固化温度，当超过一定速度固化时可能不会形成LC微粒，温度主要通过影响溶解度，
反应速度及反应动力学参数来影响链扩散机理和链结构以致影响到LC微粒的尺寸和分布。
PISP法是制备PDLC最简便的一种方法。它是将预聚物与液