CN101236156B

CN101236156B - 光致变色透光材料变色前和变色后透过率的检测方法

Info

Publication number: CN101236156B
Application number: CN2008100344827A
Authority: CN
Inventors: 汪山献松; 陈国贵; 林晓华; 徐云; 谭晓莉
Original assignee: SHANGHAI WEIXING OPTICAL CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI WEIXING OPTICAL CO Ltd
Priority date: 2008-03-11
Filing date: 2008-03-11
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2028-03-11
Also published as: CN101236156A

Abstract

本发明公开了光致变色透光材料变色前透过率的检测方法，包括以下步骤：(1)依照从薄到厚的次序检测一组不同厚度的光致变色透光材料的透过率Tn，n为检测次数；其中两个相邻厚度的材料的厚度差与最薄的材料的厚度相同；(2)对上述透过率取对数，得到吸光度A_n＝lg Tn；(3)当A_n-A_n-1＝A_n-1-A_n-2时，计算该光致变色透光材料变色前的透过率

Description

光致变色透光材料变色前和变色后透过率的检测方法

技术领域

本发明涉及光学领域的一种透过率的检测方法，具体涉及一种光致变色透光材料变色前和变色后透过率的检测方法。

背景技术

光致变色透光材料是一种随光强弱而改变颜色的透光材料，它具有光色互变的特性，即透光材料的透过率能够随光强度的改变而自行变化，强光下透光材料变色而降低透过率，弱光下，透光材料变色程度小或保持原色而透过率增加。例如变色太阳镜片在日光线强时呈现深色，透过率降低。变色镜片的特殊光学特性在于镜片颜色随着光线强弱的变化而改变，光线越强，变色越深。这样变色镜片可以对紫外线、红外线有一定吸收作用，能减少紫外线、红外线对视网膜的损伤，同时，外观也很美观。随着日光减弱恢复材料透明度，回归到原底色基本上为无色。对于变色玻璃也有相同的效果。光致变色透光材料在变色前和完全变色之后的透过率测量是衡量光致变色透光材料质量优劣的重要指标。然而，目前对光致变色透光材料的没有变色前的透过率测量有两种。一种是直接测量法，和普通透光材料的测量没有区别，优点是十分方便，缺点是结果靠不住。另外一种是选择波长测量法，由于光致变色材料在光的波长比较高，变色剂对光敏感性降低。例如选择单波长(500nm)来测量光致变色透光材料的透过率。该方法比较准确，但是以单波长代替整个波段，是不严谨的，同时在500nm的光照下，光致变色透光材料还是会有一定程度的变色，影响结果的可靠性。

对光致变色透光材料的变色后的透过率测量一般都是将变色物质暴露在光源下充分曝光，然后放置到检测仪上检测。这个方法没有考虑到变色物质在充分曝光后和测量前这个时间段光致变色透光材料褪色的程度。如果变色物质完全褪色时间小于或等于该时间段，测量的应该是光致变色透光材料变色前的透过率。如果如果变色物质完全褪色时间大于该时间段，测量的是光致变色透光材料变色中的透过率。只有当变色物质褪色时间远大于该时间段，测量的才是光致变色透光材料变色中的透过率。然而，对于一般的变色材料褪色50％的时间范围在1-60s。有些变色材料的褪色速度可能更快。变色材料褪色时间远大于该时间段是不可能的，所以采用现在的方法测得的数据也是不可靠的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光致变色透光材料变色前的透过率的检测方法，使用本发明可以检测出光致变色透光材料在变色前的透过率。

为了实现这一目的，本发明的技术方案如下：光致变色透光材料变色前透过率的检测方法，包括以下步骤：A、依照从薄到厚的次序检测一组不同厚度的光致变色透光材料的透过率Tn，n为检测次数；其中两个相邻厚度的材料的厚度差相同；(2)对上述透过率取对数，得到吸光度A_n＝lg Tn；(3)当A_n-A_n-1＝A_n-1-A_n-2时，计算该光致变色透光材料变色前的透过率

不同厚度样品的获得可以通过对样品叠加的方式或者直接加工的方式均可，其厚度范围在0.1mm-30mm，两个相邻厚度的材料的厚度差在0.1mm～5mm。根据本发明的优选实施例，其中测量次数n为4～20。透光材料包括有机玻璃、玻璃、高分子树脂和其他一些透光材料，透过率的范围在10％-100％。本发明的另一目的在于提供一种光致变色透光材料变色后的透过率的检测方法，使用本发明可以检测出光致变色透光材料在变色后的透过率。

为了实现这一目的，本发明的技术方案如下：光致变色透光材料变色后的透过率的检测方法，其特征在于首先测试每秒至少一次的速率下曝光后光致变色透光材料透过率，每次曝光后测试，当两次相邻测试得到的透过率之差小于精度范围时，该透过率即为材料变色后的透过率。根据本发明的优选实施例，该精度范围为0.01％～0.5％。该速率为每秒1～5次，测试次数为3～20次。光致变色透光材料包括所有的在光谱下变色的材料，在100W紫外灯光下，变色时间在0.01-10s之间，褪色50％的时间范围是0.1-600s。

对于一种光致变色透光材料透过率在变色前的检测方法是采用间接的方法获得的，通过建立吸光度和测试厚度的简单模型获得单个变色透光材料的透过率。对于一种光致变色透光材料透过率在变色后的检测方法是采用缩小透光材料完全曝光和检测前的时间差方法实现的，这包括手动直接测量和撰写软件控制测试软件间接测量，其核心是通过加快曝光速率，以达到缩小时间差为目的。通过使用本发明可以检测出光致变色透光材料在变色前和完全变色之后的透过率。该方法可靠性高，重现性好。

附图说明

图1为透光材料透过率随测试次数的变化图

图2为实施例1中厚度为1mm PMMA树脂镜片透过率随测试次数的变化图

图3为实施例2中厚度为2mm PMMA树脂镜片透过率随测试次数的变化图

图4为实施例3中厚度为1mm聚胺脂树脂镜片透过率随测试次数的变化图

具体实施方式

测量普通的透过物质的透过率是通过分光光度计实现的，其测试原理是朗伯—比尔定律，

朗伯—比尔定律数学表达式为：A＝Ig(1/T)＝K*b*c A为吸光度；T为透过率，是透视光强度和入射光强度的比值；c为吸光物质的浓度；b为吸收层厚度；其物理意义是当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时，其吸光度A与吸光物质的浓度c及吸收层厚度b成正比。当介质是透光材料时，上面的公式仍然适用，不过可以将K*c合并成k。A＝k*d透光材料的吸光度和材料的性质k有关，和材料的厚度成正比。对于普通的透光材料k和透光材料的本身性质相关，当材料确定后，k是定值。但是当透光材料是光致变色时，k和光的性质密切相关，k是个变量，从而客观上导致了光致变色透光材料透过率不能采用A＝K*c直接计算。

分析可知，当一束光通过光致变色透光材料时，光不仅被透光材料吸收还会被光致变色剂和光致变色剂变色后的材料所吸收，所有吸光度和透光材料的厚度关系可以更改成：

A₁＝(k₁+k₁′+k₁″)*d

当在这个透光材料叠加一块相同的透光材料后，检测整个透光材料的吸光度：

A₂＝(k₁+k₁′)*2d+k₁″d+k₂″d

当上面透光材料再叠加一块相同的透光材料后，检测整个透光材料的吸光度：

A₃＝(k₁+k₁′)*3d+k₁″d+k₂″d+k₃″d

如果叠加n块时，整个透光材料的吸光度：

A_n＝(k₁+k₁′)*nd+k₁″d+k₂″d+k₃″d……k_n″d

K是没有加光致变色剂时透光材料的吸光系数，k只是和透光材料的厚度相关。k₁′是变色剂没有变色的吸光系数，也只是和透光材料的厚度相关。k″是变色剂变色之后的吸光系数，它不仅和材料的厚度相关还和变色的程度相关，对于不同的厚度k″的值是不同的。

A_n-A_n-1＝(k₁+k₁′+k_n″)＊d

A_n-1-A_n-2＝(k₁+k₁′+k_n-1″)＊d

当n为很大时，光的透过量很少，最终达到让光致变色剂不变色效果时，k_n-1″＝0。也就是说

A_n-A_n-1＝A_n-1-A_n-2＝(k₁+k₁)＊d

(k₁+k₁)＊d就是光致变色透光材料在没有变色以前的透过率。实际的检测中发现，象茶色这种中间颜色，第一片材料的厚度为2mm时，当厚度为10mm时，A₅-A₄＝A₄-A₃。当然随变色剂的种类不同厚度有所不同，当变色剂变色速率越快，所需的总厚度越厚；当变色剂变色速率越慢，所需的总厚度越薄。从上面的推理中，我们可以得到一个测量光致变色透光材料在没有变色以前透过率的最为简单的模型：

T = 10^{- A (A_{n} - A_{n - 1})}

(A_n-A_n-1＝A_n-1-A_n-2)

通过该模型可以准确的检测出光致变色透光材料在没有变色之前的透过率，可以有很好的重现性。

对于光致变色透光材料在完全变色后的透过率检测方法主要是需要减少完全爆光后到检测前的时间差。从目前来看，这个时间差是没有办法完全避免的，只有等设备的改进才可以解决问题。但是采用一般的检测方法，时间差不可避免同时还会有时间差的大小难以控制。实验的重现性比较低。为了提高实验的重现性和尽可能的提高实验的准确性。我们采用了一种连续测试的方法，然后将透过率对测试次数作图。当测试的次数是每秒一次时。从图1中可以看出随着测试次数的增加，样品的透过率不断降低。当测试次数超过10次时，样品的透过率为27.02％，并保持不变。随后我们将测试次数变化为每秒2次时，同样样品在测试次数超过10次后，透过率保持不变，透过率为27.02，和前面的结果一致。但是，如果我们将测试次数调到2秒一次，我们测试了100次以上，透过率仍然为27.55。

从这点来看，测试的次数和准确性都和变色剂的褪色速度相关，如果测试速度比褪色的速度慢，是检测不出样品变色后的透过率的。但是对于目前一般通用的变色剂，采用每秒2次的方法，都可以检测到该光致变色透光材料在完全变色后的透过率。

结合本发明的内容提供以下实施例1：

采用平光的茶色加硬加膜的PMMA树脂镜片，厚度为1mm。在Topcon TM-2型分光光度计上测试样品的透过率。采用普通的方法，测试出的变色前和变色后透过率分别是80.89％和32.2％。采用本方法，首先检测出一片树脂镜片的透过率为80.89％，取对数为0.09记为A₁；然后将两片叠加，检测出样品的透过率为74.90％，取对数为0.1255，记为A₂；然后将三片叠加，检测出样品的透过率为72.03％，取对数为0.1425，记为A₃；然后将四片叠加，检测出样品的透过率为69.26％，取对数为0.1595，记为A₄；因为A₄-A₃＝A₃-A₂，所以

同样取出一块没有变色的树脂镜片，采用每秒2次的方法，检测该样品在完全变色后的透过率，测试次数为10次。如图2，采用我们测试出的结果分别为27.56％。

实施例2：

采用平光的茶色PMMA树脂镜片，厚度为2mm。在Topcon TM-2型分光光度计上测试样品的透过率。采用普通的方法，测试出的变色前和变色后透过率分别是75.63％和28.7％。采用同样的方法，测试4，6，8mm厚树脂镜片的透过率，分别为：70.26％，64.88％和60.12％。对透过率取对数，同样可以得到因为A₄-A₃＝A₃-A₂，所以

同样取出一块没有变色的树脂镜片，采用每秒2次的方法，检测该在完全变色后的透过率，测试次数为10次。得到图3，测试的结果为26.12％。

实施例3：

采用平光的灰色加硬加膜的聚胺脂树脂镜片，厚度为1mm。在Topcon TM-2型分光光度计上测试样品的透过率。采用普通的方法，测试出的变色前和变色后透过率分别是85.23％和33.25％。采用本方法，首先检测出一片树脂镜片的透过率为85.23％，取对数为0.069记为A₁；然后将两片叠加，检测出样品的透过率为76.83％，取对数为0.1144，记为A₂；然后将三片叠加，检测出样品的透过率为74.71％，取对数为0.1266，记为A₃；然后将四片叠加，检测出样品的透过率为72.64％，取对数为0.1388，记为A₄；因为A₄-A₃＝A₃-A₂，所以

同样对一片没有变色的树脂镜片，采用每秒2次的方法，检测该样品在完全变色后的透过率，测试次数为10次。如图4，采用我们测试出的结果分别为28.15％。

Claims

1.光致变色透光材料变色前透过率的检测方法，其特征在于包括以下步骤：(1)依照从薄到厚的次序检测一组不同厚度的光致变色透光材料的透过率Tn，n为检测次数；其中两个相邻厚度的材料的厚度差相同；(2)对上述透过率取对数，得到吸光度A_n＝Ig Tn；(3)当A_n-A_n-1＝A_n-1-A_n-2时，计算该光致变色透光材料变色前的透过率

2.如权利要求1所述的光致变色透光材料变色前透过率的检测方法，其特征在于不同厚度样品的获得是通过对样品叠加的方式或者直接加工的方式，其厚度范围在0.1mm-30mm，两个相邻厚度的材料的厚度差在0.1mm～5mm。

3.如权利要求1所述的光致变色透光材料变色前透过率的检测方法，其特征在于其中检测次数n为4～20。

4.如权利要求1至3中任一项所述的光致变色透光材料变色前透过率的检测方法，其特征在于透光材料包括玻璃或高分子树脂，透过率的范围在10％-100％。

5.光致变色透光材料变色后的透过率的检测方法，其特征在于首先测试每秒至少一次的速率下曝光后光致变色透光材料透过率，每次曝光后测试，当两次相邻测试得到的透过率之差小于精度范围时，该透过率即为材料变色后的透过率。

6.如权利要求5所述的光致变色透光材料变色后的透过率的检测方法，其特征在于该精度范围为0.01％～0.5％。

7.如权利要求5所述的光致变色透光材料变色后的透过率的检测方法，其特征在于该速率为每秒1～5次，测试次数为3～20。

8.如权利要求5至7中任一项所述的光致变色透光材料变色后的透过率的检测方法，其特征在于所述光致变色透光材料在100W紫外灯光下，变色时间在0.01-5s之间，褪色50％的时间范围是0.1-600s。