一种硅氧烷侧链液晶弹性体及由其制得的智能手表

摘要

本发明涉及一种硅氧烷侧链液晶弹性体及由其制得的智能手表。所述硅氧烷侧链液晶弹性体是通过硅氢加成反应将交联剂和液晶性单体接枝到聚甲基氢硅氧烷主链上而得到的。本发明通过将特定的交联剂和液晶性单体接枝到聚甲基氢硅氧烷主链上，得到液晶弹性体，其选择性反射波长可随温度变化而发生变化，进而发生颜色变化；将其制得温敏液晶显示模块用于智能手表中可实现无需耗电，自动感知人体体温的功能。

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅氧烷侧链液晶弹性体及由其制得的智能手表， 属于液晶材料领域。

背景技术

随着移动技术的发展，许多传统的电子产品也开始增加移动方 面的功能，比如过去只能用来看时间的手表，现今也可以通过智能 手机或家庭网络与互联网相连，显示来电信息、新闻、天气信息等。 智能手表，是将手表内置智能化系统、搭载智能手机系统而连接于 网络实现多功能，能同步手机中的电话、短信、邮件、照片、音乐 等。随着人们生活水平的提高，对智能手表的健康保健等功能需求 越来越高。某些智能手表已经可以实时查看心率数、行走步数、卡 路里燃烧情况等，并通过软件将自身数据传到健身服务软件中。测 温功能是健康状况监控的重要功能。目前智能手表中的测温模块一 般由温度传感器和控制单元组成，并与智能手表的控制主板相连， 由智能手表的供电电路为其提供工作电能。

现有智能手表中的测温模块会增加智能手表功耗、降低智能手表 续航能力，同时当手表没电时将丧失此功能，不利于对人体身体状况 的监控。

发明内容

本发明的目的是提供一种硅氧烷侧链液晶弹性体。由其制得的温 敏液晶显示模块用于智能手表中，无需耗电即可实现自动感知人体体 温功能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种硅氧烷侧链液晶弹性体，是通过硅氢加成反应将交联剂和 液晶性单体接枝到聚甲基氢硅氧烷主链上而得到的；

其中，所述交联剂为对烯氧基苯甲酸联萘二酚酯，其结构式如 下：

所述液晶性单体为对烯氧基苯甲酸胆固醇酯，其结构式如下：

所述聚甲基氢硅氧烷结构式如下：

本发明通过将特定的交联剂和液晶性单体接枝到聚甲基氢硅氧 烷主链上，得到液晶弹性体，如图6所示，其选择性反射波长可随温 度变化而发生变化，进而发生颜色变化；将其制得温敏液晶显示模块 用于智能手表中可实现无需耗电，自动感知人体体温的功能。

本发明所述的硅氧烷侧链液晶弹性体中，所述交联剂、液晶性单 体接枝到聚甲基氢硅氧烷主链上的接枝比例为1：(1/9-9)。本发明所 述的硅氧烷侧链液晶弹性体中，所述聚甲基氢硅氧烷中硅氢键的个数 m为4-30的整数；所述液晶性单体中烯烃碳链长度n为2-15的整数；所 述交联剂中烯烃碳链长度n为2-15的整数。

图7所示为硅氧烷侧链液晶弹性体的反射波长随温度的变化曲线， 其液晶弹性体中m＝6，n＝4，交联剂和液晶性单体的接枝比例为5:4， 从图中可知，随着温度的升高，硅氧烷侧链液晶弹性体的反射波长逐 渐减小。当m固定时，可以通过调节n的值或者交联剂和液晶性单体 的接枝比例来调节硅氧烷侧链液晶弹性体相变温度和相态及反射波 长；当n固定时，可以通过调节m的值或者交联剂和液晶性单体的接 枝比例来调节硅氧烷侧链液晶弹性体相变温度和相态及反射波长；当 交联剂和液晶性单体的接枝比例固定时，可以通过调节m和n的值， 调节硅氧烷侧链液晶弹性体相变温度和相态及反射波长。

通过调节硅氧烷侧链液晶弹性体中主链长度、液晶基元分子结构 及比例、交联剂分子结构及比例，可控制硅氧烷侧链液晶弹性体的反 射波长，使其在37℃时可呈现三种物态：1)呈现玻璃态，为透明状 态；2)或呈现胆甾相，但反射波长在350-780nm范围之外，即不显示 颜色，为透明态；3)或呈现胆甾相，且反射波长在350-780nm范围之 内，即在37℃时显示某一种颜色的可见光；而当环境温度高于37℃时， 玻璃态或胆甾相均会由于弹性体内螺旋扭曲力发生变化而反射另一 种颜色的可见光。

作为本发明优选的实施方式之一，当所述聚甲基氢硅氧烷中硅氢 键的个数m为6，所述液晶性单体中烯烃碳链长度n为10，所述交联剂 中烯烃碳链长度n为10，所述交联剂、液晶性单体的接枝比例为1:3时， 所得硅氧烷侧链液晶弹性体的玻璃化转变温度为37℃，在玻璃化转变 温度以上呈现胆甾相，例如在38℃时，其选择性反射波长为780nm， 即可以显示红色可见光。

作为本发明优选的实施方式之一，当所述聚甲基氢硅氧烷中硅 氢键的个数m为8，所述液晶性单体中烯烃碳链长度n为8，所述 交联剂中烯烃碳链长度n为8，所述交联剂、液晶性单体的接枝比例 为1:1时，所得硅氧烷侧链液晶弹性体的玻璃化转变温度为30℃， 在玻璃化转变温度以上呈现胆甾相，例如在37℃时，其选择性反射 波长为1000nm，由于在可见光350-780nm范围之外，而没有反射颜 色，显示为透明态，当在38℃时，其选择性反射波长为750nm，反 射红色。

作为本发明优选的实施方式之一，当所述聚甲基氢硅氧烷中硅 氢键的个数m为10，所述液晶性单体中烯烃碳链长度n为12，所 述交联剂中烯烃碳链长度n为12时，所述交联剂、液晶性单体的接 枝比例为1:2时，所得硅氧烷侧链液晶弹性体的玻璃化转变温度为 28℃，在玻璃化转变温度以上呈现胆甾相，例如在37℃时，其选择 性反射波长为750nm，显示红色；在38℃时，其选择性反射波长为 620nm，反射绿色。

本发明还提供上述硅氧烷侧链液晶弹性体的制备方法，包括如 下步骤：将聚甲基氢硅氧烷溶于干燥甲苯中，加入交联剂对烯氧基 苯甲酸联萘二酚酯和液晶性单体对烯氧基苯甲酸胆固醇酯，通一段 时间氮气，加入氯铂酸/四氢呋喃溶液(1g氯铂酸溶于150-300ml 四氢呋喃中)，氮气保护下回流反应15-40小时；反应液倒入甲醇中 沉淀，过滤，并用甲醇洗涤得硅氧烷侧链液晶弹性体。通过采用所 述方法可得到变色效果更为理想的硅氧烷侧链液晶弹性体。

本发明还提供上述硅氧烷侧链液晶弹性体在自动感知体温器件 中的应用，实现无需耗电、自动感知体温的功能。

本发明还提供一种温敏液晶显示模块，包括自上而下的透明不 导热材料层、硅氧烷侧链液晶弹性体材料层、导热材料层，如图5。 其中，透明不导热材料使温敏硅氧烷侧链液晶弹性体不受外界温度 的影响，同时当硅氧烷侧链液晶弹性体颜色发生变化时人眼可以感 知。而导热材料可以将人体温传给温敏硅氧烷侧链液晶弹性体，使 其感知体温并做出反应。

本发明所述的温敏液晶显示模块中，所述透明不导热材料层由 铁氟龙塑料等材料制得。所述导热材料层由导热硅胶片、导热石墨 烯、复合型硅油导热脂等材料制得。

本发明还提供一种上述温敏液晶显示模块的制备方法，包括如 下步骤：将硅氧烷侧链液晶弹性体材料层置于导热材料层表面，再 覆盖透明不导热材料层，挤压成型即可。通过特定方法得到理想的 温敏液晶显示模块。

本发明还提供上述温敏液晶显示模块在智能手表中的应用。

本发明还提供一种智能手表，包括表盘、表带、表带扣；所述 表带内嵌温敏液晶显示模块。通过含有上述温敏液晶显示模块的手 表，可实现无需耗电、自动感知人体体温功能。

其中，所述温敏液晶显示模块的数量≥1；所述温敏液晶显示模 块可位于表带的任意位置，如表盘的左侧(如图2)或右侧，也可同 时位于表盘的左右两侧(如图4、图5)，此外，所述温敏液晶显示 模块还可位于表带中间位置(如图3)。通过温敏液晶显示模块数量 的设置可进一步提高自动感知的灵敏度。同时可任意调节模块的位 置，不影响手表整体设计。

本发明通过将特定的交联剂和液晶性单体接枝到聚甲基氢硅氧 烷主链上，得到具有胆甾相弹性体，其选择性反射波长可随温度变化 而发生变化，进而发生颜色变化；将其制得温敏液晶显示模块用于智 能手表中可实现无需耗电，自动感知人体体温的功能。

附图说明

图1为本发明所述硅氧烷侧链液晶弹性体的结构示意图。

图2为表盘左侧内嵌温敏液晶显示模块的智能手表表带结构示 意图。

图3为表盘左侧表带中间内嵌温敏液晶显示模块的智能手表表 带结构示意图。

图4为表盘两侧内嵌温敏液晶显示模块的智能手表表带结构示 意图。

图5为表盘两侧表带中间内嵌温敏液晶显示模块的智能手表表 带结构示意图。

图6为温敏液晶显示模块结构示意图。

图7为硅氧烷侧链液晶弹性体的反射波长随温度的变化曲线。

图中，1、表盘；2、表带；3、表带扣；4、温敏液晶显示模块； 41、透明不导热材料层；42、硅氧烷侧链液晶弹性体材料层；43、 导热材料层；421、聚甲基氢硅氧烷主链；422、液晶性单体；423、 交联剂。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1一种硅氧烷侧链液晶弹性体

本实施例提供一种硅氧烷侧链液晶弹性体，结构图图1所示， 是通过硅氢加成反应将交联剂423和液晶性单体422接枝到聚甲基 氢硅氧烷主链421上而得到的；

其中，所述交联剂、液晶性单体接枝到聚甲基氢硅氧烷主链上 的接枝比例为1:3。

所述交联剂为对烯氧基苯甲酸联萘二酚酯，其结构式如下：

式中，n为10。

所述液晶性单体为对烯氧基苯甲酸胆固醇酯，其结构式如下：

式中，n为10。

所述聚甲基氢硅氧烷结构式如下：

式中，m为6。

所得硅氧烷侧链液晶弹性体的玻璃化转变温度为37℃，在玻璃化 转变温度以上呈现胆甾相，例如在38℃时，其选择性反射波长为 780nm，即可以显示红色可见光。

实施例2一种硅氧烷侧链液晶弹性体

本实施例提供一种与实施例1相似的硅氧烷侧链液晶弹性体， 区别仅在于，

1)所述交联剂、液晶性单体接枝到聚甲基氢硅氧烷主链上的接 枝比例为1:1。

2)所述交联剂为对烯氧基苯甲酸联萘二酚酯中n为8。

3)所述液晶性单体为对烯氧基苯甲酸胆固醇酯中n为8。

4)所述聚甲基氢硅氧烷中m为8。

所得硅氧烷侧链液晶弹性体的玻璃化转变温度为30℃，在玻璃 化转变温度以上呈现胆甾相，例如在37℃时，其选择性反射波长为 1000nm，由于在可见光350-780nm范围之外，而没有反射颜色，显 示为透明态，当在38℃时，其选择性反射波长为750nm，反射红 色。

实施例3一种硅氧烷侧链液晶弹性体

本实施例提供一种与实施例1相似的硅氧烷侧链液晶弹性体， 区别仅在于，

1)所述交联剂、液晶性单体接枝到聚甲基氢硅氧烷主链上的接 枝比例为1:2。

2)所述交联剂为对烯氧基苯甲酸联萘二酚酯中n为12。

3)所述液晶性单体为对烯氧基苯甲酸胆固醇酯中n为12。

4)所述聚甲基氢硅氧烷中m为10。

所得硅氧烷侧链液晶弹性体的玻璃化转变温度为28℃，在玻璃 化转变温度以上呈现胆甾相，例如在37℃时，其选择性反射波长为 750nm，显示红色；在38℃时，其选择性反射波长为620nm，反射 绿色。

实施例4硅氧烷侧链液晶弹性体的制备方法

本实施例提供上述实施例1所述硅氧烷侧链液晶弹性体的制备方 法：将聚甲基氢硅氧烷溶于干燥甲苯中，加入交联剂对烯氧基苯甲酸 联萘二酚酯和液晶性单体对烯氧基苯甲酸胆固醇酯，通一段时间氮气， 加入氯铂酸/四氢呋喃溶液(1g氯铂酸溶于150-300ml四氢呋喃中)， 氮气保护下回流反应15-40小时；反应液倒入甲醇中沉淀，过滤，并 用甲醇洗涤得硅氧烷侧链液晶弹性体。

采用实施例4所述方法同样可以得到实施例2、实施例3所述硅氧 烷侧链液晶弹性体。

实施例5温敏液晶显示模块的制备方法

本实施例提供一种温敏液晶显示模块4，如图6，包括自上而下 的透明不导热材料层41、硅氧烷侧链液晶弹性体材料层42、导热材 料层43。其中，透明不导热材料使温敏硅氧烷侧链液晶弹性体不受 外界温度的影响，同时当硅氧烷侧链液晶弹性体颜色发生变化时人 眼可以感知。而导热材料可以将人体温传给温敏硅氧烷侧链液晶弹 性体，使其感知体温并做出反应。

其中，所述透明不导热材料层由铁氟龙塑料等材料制得。所述 导热材料层由导热硅胶片、导热石墨烯、复合型硅油导热脂等材料 制得

所述温敏液晶显示模块是由如下步骤制备而得：将硅氧烷侧链 液晶弹性体材料层置于导热材料层表面，再覆盖透明不导热材料层， 挤压成型即可。

实施例6一种智能手表表带及由其组成的手表

本实施例提供一种智能手表，如图4所示，包括表盘1、表带2、 表带扣3；其中，在表盘两侧且表带中间各内嵌一个上述温敏液晶显 示模块4。通过含有温敏液晶显示模块的变色提示，可实现智能手表 无需耗电、自动感知人体体温的功能。

同时，为了提高自动感知的灵敏度及考虑外观设计等因素，也 可依据需要增设温敏液晶显示模块的数量或调整温敏液晶显示模块 的具体位置。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了 详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这 对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神 的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。