聚合物分散液晶(PDLC)膜是微米尺寸的液晶微滴嵌入连续聚合物基体中形成的薄膜。利用点击化学方法制备PDLC可避免传统光聚合诱导相分离法造成的染料分解等问题。本研究用4种不同烷基链长度的聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)作为原料, 利用硫醇-烯点击化学反应和硫醇-异氰酸酯偶联反应合成了PDLC膜, 研究烯烃单体的烷基链长度对PDLC膜电光性能的影响。结果表明, 随着体系中烯烃烷基链长度增加, 阈值电压(Vth)、饱和电压(Vsat)和对比度(CR)下降, 但关态透光率(Toff)和开态透光率(Ton)上升。通过选用烷基链长度适当的烯烃可以制得综合电光性能良好的PDLC膜。

光聚合诱导相分离法是应用最广泛的制备聚合物分散液晶(PDLC)膜的方法。为了提高PDLC的对比度(CR), 通常在PDLC膜中引入二色性染料。然而, 目前商业化的染料掺杂PDLC膜还很少, 因为光聚合诱导相分离法使用的紫外光会使染料分解; 另外, 染料会吸收紫外光导致预聚物的聚合速率变慢。亲核试剂引发点击化学反应是最近合成化学的研究热点, 可在无紫外光的条件下发生。因此, 用亲核试剂引发点击化学反应制备PDLC膜, 有望克服传统光聚合诱导相分离法的缺点。本论文, 采用亲核试剂引发巯基-烯烃点击化学反应制备PDLC膜, 并研究了反应温度对PDLC电光性能的影响。结果表明, 温度的改变导致液晶微滴的尺寸发生变化, 进而对PDLC的电光性能产生影响。温度升高使得开态透过率(Ton)变小, 阈值电压(Vth)和饱和电压(Vsat)升高。

成功合成带有三苯胺和吡喃环结构的新型功能性二胺4-[(2-二氢吡喃)氧]-4’,4”－二氨基三苯胺 (THP)。使用此单体与4,4′-二氨基二苯醚 (ODA) 和4,4′-(六氟异丙烯)二酞酸酐 (6FDA) 共聚，利用两步化学酰胺化法，制备了共聚物的组成配比不同的3种聚酰亚胺 (PI)。使用NMR、FT-IR、DSC、UV-Vis等测试手段对单体和PI进行了结构表征和各项性能测试。研究了其溶解性能、耐热性能、透光性能和取向性能。结果表明3种PI均可溶于NMP、DMF等极性溶剂，同时在THF、DCM等低沸点溶剂中也具有较好的溶解性。 PI的玻璃化转变温度在270 ℃以上，在500~800 nm区域透过率在80 %以上，液晶分子的预倾角随THP的增加而增大，可达2.3°, 且具有均一的取向效果。

在工业生产中，STN液晶取向剂在以薄膜形式涂覆在玻璃基板表面并进行热固化后，需要用溶剂对其进行洗涤。在洗涤中，薄膜从玻璃基板上脱落的现象时有发生。针对这种现象，需要一种添加剂，在不影响STN液晶取向剂的粘度、外观、预倾角、硬度等性质的同时，提高其粘接性能。在液晶取向剂中引入了N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷(Y9669)添加剂，将硅烷添加剂以不同添加比例与取向剂搅拌混合后，得到5份添加剂含量不同的溶液。表征并对比了含有不同含量添加剂的STN液晶取向剂的粘度、外观、预倾角、硬度、粘接性等性质。实验结果表明：对于STN液晶取向剂体系，硅烷添加剂Y9669的最佳添加比例为取向剂固含量的0.5%，此时得到的取向剂综合性能更加优异。硅烷添加剂Y9669基本能够达到在不影响取向剂其他性能的同时，提高其对基板粘接性能的要求。

采用一步法,以N,N-二(4-氨基苯基)-4-(十二烷氧基联苯基)-4’-氨基苯醚 (C12-BAAPE)为控制预倾角的功能性二胺,2,2’-双三氟甲基-4,4’-联苯二胺 (TFDB)或4,4’-二氨基二苯醚 (ODA)为辅助二胺,分别与2,2’-双(3,4-二羧苯基)六氟丙烷四羧酸二酐 (6FDA)和4,4’-联苯醚二酐 (ODPA)聚合,得到三种主链结构不同的聚酰亚胺 (PI-1、PI-2和PI-3)。利用NMR、FT-IR、DSC、TGA、偏光显微镜和预倾角测试仪对聚合物的结构、热性能以及制备的液晶盒的取向性进行了表征,同时测试了3种PI的溶解性能。结果表明,PI-2液晶取向膜的耐摩擦性能明显优于PI-1和PI-3,且具有更高的玻璃化转变温度 (Tg)和分解温度 (Td),更好的溶解性能。分子模拟 (MS)表明,由于PI-2分子主链垂直构象的存在,增加了分子链的刚性,因而提高了取向膜的耐摩擦性能。

以紫外光聚合的聚氨酯丙烯酸酯(PUA)为基体, 通过紫外光聚合诱导相分离法制备了不同液晶含量、不同引发剂含量的聚合物分散液晶(PDLC)薄膜。使用改装的紫外分光光度计和超景深显微镜研究了不同液晶含量、不同引发剂含量对PDLC薄膜的电光性能和微观形貌的影响。研究表明, 随着液晶含量的增加, PUA基的PDLC的液晶微滴尺寸变大, 电光性能变好; 随着引发剂含量的增加, PUA基的PDLC液晶微滴变小, Ton增加。

引入4种玻璃化温度不同的单体, 通过可逆加成-断裂链转移和引发转移终止剂活性自由基聚合相结合的方法制备出不同主链柔性的活性接枝大分子引发剂MI, 并用其制备了聚合物分散液晶膜, 研究了MI的主链柔性对接枝聚合物为基体的PDLC电光性能的影响。研究发现, 随着MI主链柔性增加, PDLC的关闭状态透光率、液晶微滴的粒径都是先减小后增大, 并都在大分子引发剂为RAFT-P(BMA-co-CMSI)时有最小值；阈值电压、饱和电压均呈现了先增大后减小的变化趋势；但是滞后的变化却表现出多元化, 这是由于滞后受到多种因素综合影响导致的。

成功地合成了二胺单体十二烷氧基苯-4′,4″-二氨基三苯胺(DPDTA), 并用此单体与3,3′-二甲基-4,4′-二氨基二苯甲烷(DMMDA)和二苯醚四羧酸二酐(ODPA)共缩聚, 采用低温缩聚-热酰亚胺化、通过调节共聚物组成制备了2种聚酰亚胺(PI)。利用FT-IR、NMR、UV-Vis 与DSC 等手段对合成二胺单体及PI进行了结构表征和性能测试。研究了其取向性能、透光性能和耐热性能。结果表明, 在摩擦前, 含10% DPDTA的PI不能诱导液晶分子取向, 含25% DPDTA的PI能诱导液晶分子垂直取向, 预倾角可达89.6°。而摩擦后, 两种PI都能使液晶分子平行取向, 预倾角分别为1.8°和2.4°。两种PI膜在500~800 nm区域透光率都在80%以上, 玻璃化温度都在230 ℃以上。

采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)活性自由基聚合法制备了不同分子量的苯乙烯大分子引发剂(RAFT-PS), 并通过紫外光聚合诱导相分离法制备聚合物分散液晶(PDLC)膜。研究了不同分子量的RAFT-PS对PDLC的微观形貌、光聚合动力学、液晶向列取向程度以及电光性能等方面的影响。研究表明, 影响PDLC的微观形貌的关键因素是RAFT-PS的分子量, 而不是聚合物基体分子量。通过调整RAFT-PS的分子量, 能够有效控制液晶微滴粒径, 进而改善PDLC的电光性能。

以3, 5-二硝基苯甲酰氯、雌二醇及溴代正辛烷为原料合成了含有稠环结构的新型功能性二胺(H8-c)。用1, 2, 3, 4-环丁烷四甲酸二酐 (CBDA)、对苯二胺 (PDA) 及H8-c共聚制备了一种聚酰亚胺 (PI) 液晶垂直取向剂。该PI膜作为取向层制得的液晶盒，在120 ℃下烘烤12 h仍可垂直取向，拥有良好的垂直取向热稳定性。热重分析 (TGA) 测试表明其具有良好的热稳定性，在氮气中，这种PI 的5%热失重温度 (T5) 和10%热失重温度(T10)分别高达400 ℃和480 ℃。紫外可见光谱 (UV-vis) 显示此PI膜在400 nm以上具有高的透过率，可达95%以上。