CN102416733A - 一种基于纳米级相变的仿生温控响应型智能复合光学玻璃 - Google Patents
一种基于纳米级相变的仿生温控响应型智能复合光学玻璃 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种仿生温控响应型智能复合光学玻璃，是由临界温度下产生可逆的纳米相分离的温度响应的聚合物胶体活性成份置于光学玻璃材料之间构成。所述的仿生温控响应型智能复合光学玻璃，在温度低于临界温度时，具有良好透光性（在紫外200～380纳米波长的光透率小于1％，在波长380～2500纳米的光透率大于60％）；当温度高于临界温度时，呈现不透明状态（在紫外200～380纳米波长的光透率小于1％，在波长380～2500纳米的光透率小于10％）。本发明的智能复合光学材料，建立在纳米相分离技术基础上，-20～80℃室外环境下可连续正常使用5～10年，能够降低能耗，减少碳排放，具有非常广泛的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能光学复合材料，特别是涉及一种仿生温控响应型智能复合光学玻璃。
背景技术
智能材料是指模仿生命系统，能感知环境变化，并能根据所感知的环境参数及时调整或改变材料自身的性能参数，作出所期望的并能与变化后的环境相适应的变化的复合材料或材料的复合。仿生命感觉和自我调节是智能材料的重要特征。
随着时代的发展，建筑物的智能化建设会愈加深入，智能建筑的内容与涵义随着科技的发展不断延伸，其功能也在不断扩展，以满足人们日益增长的各种需要。有关预测表明，在本世纪中叶，建筑业将步入高科技建材时期，以智能建筑材料为代表的新型建材将成为主流。
在众多的建筑材料中，玻璃发挥越来越重要的作用。玻璃作为建筑采光材料具有不可替代性，玻璃及其深加工制品作为装饰装修材料的应用正在逐年扩大，利用玻璃材料独具的光学特性制造的多功能材料将会在节能绿色建筑中扮演重要角色。除了传统的节能玻璃制作工艺，如中空玻璃、吸热玻璃和热反射玻璃以外，近年来出现了很多的新技术、新产品，如光致变色玻璃、热变色玻璃、液晶玻璃、电致变色玻璃和电泳玻璃等。
温度敏感型智能玻璃能随环境温度呈现由透明到不透明的相互转变。当温度低于设定的温度时，温度敏感型智能玻璃具有良好的光透性，当温度高于设定的温度时，该材料对可见光或不可见的透过率将大幅下降，智能玻璃将变得不透明。温度敏感型智能玻璃可作为智能型温控节能材料广泛用于智能建筑中。在温度低的季节，温度敏感型智能玻璃能够最大限度的让太阳光透过智能玻璃进入建筑物内部。当室内温度高于人们感到舒适的温度，如24-25℃时，智能玻璃将由高透过率的透明状态转变为低透过率或不透明，这时太阳光将最大程度地被反射。这样就能实现对建筑物内部温度的智能控制，减少空调的使用。还可以人为对智能玻璃加热，促成智能玻璃由透明到不透明转变，从而对建筑物内部光线进行调节。
温度敏感型智能玻璃具有非常广阔的市场前景, 除了作为智能建筑材料，如建筑业中用于大厦、高级住宅、机杨和码头等的窗户和玻璃幕墙外，小到人们佩戴的太阳镜，大到汽车、火车、轮船及飞机等交通工具的舷窗及防护膜，均有广泛的应用领域。目前国内外已有智能玻璃的概念性产品出现。国外有代表性的是英国的Pro-display公司，该公司的产品称为可转变的智能玻璃（switchable intelligent glass），已经在美国纽约的新世贸大厦得到应用。我国智能玻璃的代表性厂商是南京的南京智显科技有限公司和北京伟豪智能玻璃有限公司。目前，上述产品在技术上都是以液晶为敏感材料制备的。众所周知，液晶是制备平板液晶电视的材料。而现有的智能玻璃由于采用了制备平板液晶电视显示材料的技术，因此价格非常昂贵。据报道，国外产品价格约合15000人民币/平方米，国内产品的价格最少在4000元-6000元/平方米。
有关采用温度敏感高分子材料的温度敏感智能玻璃已有报道。一种方法是将温度敏感高分子聚氮异丙基丙烯酰胺水溶液灌注于玻璃夹层制得温度敏感的玻璃。在温度高于临界值时，温敏型高分子就会析出，使得高分子溶液变得浑浊，从而达到玻璃由透光到不透光的转变。但是这种玻璃如果长时间处于高于临界点温度的条件下，温度敏感高分子会沉淀下来，并难以恢复原状，使智能玻璃不具有重复使用功能。另一种温度敏感的智能玻璃是将聚异丙基丙烯酰胺制备的网络结构高分子置于玻璃间构成，然而聚异丙基丙烯酰胺胶体在长时间高于临界温度条件下会产生收缩，并将吸收的水分排挤出来，使得这种玻璃的环境稳定性很差，很难重复使用。目前，还没有工作范围在-20～80℃工作范围，具有5～10年的室外使用期限的智能光学复合材料玻璃材料。
高分子功能性凝胶的应用引起了人们越来越广泛的关注。功能性凝胶能感知外界环境（如温度、pH值、光、磁、电或压力等）微小的刺激或变化，同时自身能产生相应的化学性质和物理结构变化。对于这类智能性高分子凝胶，主要应用于药物载体上，在药物缓释、蛋白质的分离提纯、活性酶的包埋等生物医学领域得到了广泛研究和应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够在-20～80℃范围内，5～10年以上室外环境使用寿命的仿生温控响应型智能复合光学玻璃。该仿生温控响应型智能复合光学玻璃通过复合胶体材料的均一体系产生纳米级相分离或其可逆变化，具有在光学上透明与不透明之间相互转换这一特殊的性质，其在380纳米～2500纳米波长光的透过率明显改变而制得一种仿生温控响应型智能光学复合新材料。本发明的智能玻璃具有更好的环境稳定性和使用寿命，快速的响应能力及可逆的往返使用性能。
本发明采用如下技术方案:
一种仿生温控响应型智能复合光学玻璃，能够根据温度改变，在临界温度下产生透明与不透明之间的相互转换，其特征在于所述的仿生温控响应型智能复合光学玻璃由温度响应的聚合物胶体活性材料置于两片或多片玻璃之间构成，所述的温度响应的聚合物胶体活性材料在临界温度产生可逆的纳米级相分离。
所述的仿生温控响应型智能复合光学玻璃在透明状态时，在紫外200～380纳米波长的光透率小于1%，波长在380～2500纳米的光透率大于60%，当温度敏感型智能玻璃转变为不透明状态时，在紫外200～380纳米波长的光透率小于1%，波长在380～2500纳米的光透率小于10%，绝大多数的光被反射和漫射。
本发明的仿生温控响应型智能复合光学玻璃，所述的温度响应的聚合物胶体活性材料由(A)树脂添加剂、(B)纳米尺寸的温度响应型高分子、(C)水溶性高分子、(D)无机盐及(E)有机小分子化合物溶于水中构成。在温度低于临界温度时，组分A、B、C、D、E溶解于水溶液中构成均一体系，呈现良好的透明性，为透明状态；当温度高于临界温度时，纳米尺寸的温度响应型高分子由均一体系中游离出来，出现纳米级相分离，从而呈现不透明状态。
所述的临界温度是仿生温控响应型智能复合光学玻璃发生透明到不透明转变，或不透明到透明转变的特定温度，也即温度响应的聚合物胶体活性材料发生相转变的响应温度。所述的临界温度在0－50℃之间。
本发明所述的温度响应的聚合物胶体活性材料中，(A)树脂添加剂指的是常见的光稳定剂和/或抗氧剂等。光稳定剂包括紫外吸收剂、猝灭剂或自由基扑捉剂。光稳定剂或抗氧剂可在现有技术中常用的各种树脂添加剂中选取。例如，紫外吸收剂包括二苯甲酮类、苯并三氮唑类、苯甲酸苯酯类、水杨酸酯类或三嗪类紫外吸收剂；如2,4－二羟基二苯甲酮、2,2’－二羟基-4,4’－二甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2’－二羟基－4－甲氧基二苯甲酮、2－羟基－4－正庚氧基二苯甲酮、2－羟基－4－甲氧基－2’－羧基二苯甲酮、2－羟基－4－甲氧基－5－磺基二苯甲酮、2,2’－二羟基－4,4’－二甲氧基－5－磺基二苯甲酮、2,2’－二羟基－4,4’－二甲氧基－5－磺基二苯甲酮钠盐、2-（2’-羟基-5’-甲基苯基）苯并三氮唑、2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基 )-5-氯代苯并三唑、2-（2'-羟基-3',5'-二特戊基苯基）苯并三唑、2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-（2'-羟基-5'-特辛基苯基）苯并三唑、2-（2'-羟基-3',5'双(a,a-二甲基苄基）苯基）苯并三唑、2-(2H-苯并三唑-2-基)-6-十二烷基-4-甲基苯酚、邻羟基苯甲酸苯酯、单苯甲酸间苯二酚酯、水杨酸苯酯、双酚A双水杨酸酯、水杨酸对辛基苯酯、水杨酸对叔丁基苯酯、单苯甲酸间苯二酚酯、 3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸2,4,-二叔丁基苯酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯或2,4,6-三(2’-羟基-4’-正丁氧基苯基)1,3,5-三嗪。猝灭剂可选自有机镍络合物类，如双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸单乙酯)镍、2,2’-硫代双(4-叔辛基酚氧基)镍-正丁胺络合物、2,2-硫代(4-叔辛基酚氧基)镍-2-乙基己胺络合物、2,2’-硫代双(4-叔辛基酚氧基)镍、 N,N-二正丁基二硫代氨基甲酸镍、二甲基二硫代氨基甲酸镍或二辛基二硫代氨基甲酸镍。自由基扑捉剂选自哌啶类、亚磷酸酯类物质，如双(2,2,6,6-四甲基哌啶基)癸二酸酯、1-(2'羟乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇、癸二酸双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酯)、 (1,2,2,6,6-五甲基哌啶基)亚磷酸酯或4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶。抗氧剂包括二苯胺、对苯二胺、二氢喹啉或其衍生物，或2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双（3，5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚、四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯、硫代二丙酸双酯、双十二碳醇酯、双十四碳醇酯和双十八碳醇酯、三辛酯、三癸酯、三（十二碳醇）酯和三(十六碳醇)等。所述的树脂添加剂(A)在具体实施例中选自以下物质，包括2,2’－二羟基-4,4’－二甲氧基二苯甲酮、2－羟基－4－甲氧基－2’－羧基二苯甲酮、2－羟基－4－甲氧基－5－磺基二苯甲酮、2,2’－二羟基－4,4’－二甲氧基－5－磺基二苯甲酮、2,2’－二羟基－4,4’－二甲氧基－5－磺基二苯甲酮钠盐、 2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑、1-(2'羟乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇、癸二酸双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酯)、(1,2,2,6,6-五甲基哌啶基)亚磷酸酯、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双（3，5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚、四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯中的一种或几种。
本发明所述的纳米尺寸的温度响应型高分子(B)包括聚氧化丙烯、聚氧化异丁烯，或者是N’,N-二甲基丙烯酰胺、N’,N-二甲基甲基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-异丙基甲基丙烯酰胺、N-乙烯基己内酯、丙烯酸钠、N’，N-二乙基甲基丙烯酰胺合成的均聚物，两种或多种上述单体合成的无规或嵌段共聚物。所述的温度响应型高分子(B)分子量在1000-50,000,000 g/mol，可以为直链、星形、梳状、树枝状或高枝状聚合物。优选为N-异丙基丙烯酰胺、N-异丙基甲基丙烯酰胺单体合成直链、星形、梳状、树枝状或高枝状的均聚物，或它们与N’,N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基己内酯、丙烯酸钠合成的共聚物，优选分子量为10000—5,000,000 g/mol。
本发明所述的水溶性高分子(C)可选用常见的羧甲基淀粉、醋酸淀粉、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚（甲基）丙烯酸、聚（甲基）丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚苯磺酸钠或聚（甲基）丙烯酰胺的均聚物，或由其单体合成的嵌段或无规聚合物。该水溶性高分子可以为分子量在1000-50,000,000 g/mol 的直链、星形、梳状、树枝状或高枝状聚合物。优选为分子量为10000—5,000,000 g/mol的聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸和聚丙烯酸钠的线性或高枝状均聚物中的一种或多种的混合物。
本发明所述的无机盐(D)为钾、钠、钙、镁、锌、铁或铜的硫酸盐、盐酸盐、亚硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐、磷酸盐和醋酸盐。优选为氯化钠、碳酸钾、硝酸钠、亚硫酸钠或氯化钙中的一种或几种。
本发明所述的有机小分子化合物(E)为乙二醇、乙醇、甲醇、丙酮、丙二醇、甘油、丁醇、三乙胺、异丙醇的一种或几种。优选为乙醇、乙二醇或甘油，或是它们的混合物。
聚合物胶体活性材料中，以质量份数计，其组成包括：
(A)树脂添加剂 0.01～10份
(B)纳米尺寸的温度响应型高分子 1～30份
(C)水溶性高分子 1～60份
(D)无机盐 1～20份
(E)有机小分子化合物 2～50份
上述组分溶于水中，形成总质量浓度为3%～60%的溶液。
上述(A)树脂添加剂、(B)纳米尺寸的温度响应型高分子、(C)水溶性高分子、(D)无机盐及(E)有机小分子化合物复配构成的组合物溶于水中，形成温度响应的聚合物胶体活性材料。该体系在低于临界温度下构成均一透明的胶状溶体，在这种情况下，仿生温控响应型智能复合光学玻璃在紫外200～380纳米波长的光透率小于1%，波长在380～2500纳米的光透率大于60%。当温度高于临界温度时，纳米尺寸的温度响应型高分子(B)在溶胶体系中产生团聚，产生10～1000纳米的微球，与体系不互容，以10～1000纳米的不透明的微粒形式与整个体系产生相分离。微球本身在紫外200～380纳米波长的光透率小于1%，在波长380～2500纳米的光透率小于10%。仿生温控响应型智能复合光学玻璃变成不透明状态时，在紫外200～380纳米波长的光透率小于1%，波长在380～2500纳米的光透率小于10%，绝大多数的光被反射和漫射。
所述的玻璃是现有商品无机玻璃或有机玻璃等。
置于玻璃间的聚合物胶体活性材料的厚度在0.1毫米-100毫米之间。
所述的仿生温控响应型智能复合光学玻璃，在低于温度临界点时，温度响应的聚合物胶体活性材料是互容性良好的均一体系，整个智能玻璃呈现高度透明状态。当温度高于临界值时，纳米尺寸的温度响应型高分子产生纳米尺寸的相分离，温度响应的聚合物胶体活性材料呈现不透明状态。本发明的温控响应型智能复合光学玻璃使得纳米尺寸的温度响应型高分子均匀分布，既可以防止温度响应型高分子在发生相转变中沉降出来，又可以防止溶胶体系的收缩，有利于维持整个溶胶体系的尺寸稳定性，从而提供稳定的相分离体系。同时，整个体系具有很高的环境工作范围，其有效工作温度在-20～80℃。所述的温控响应型智能复合光学玻璃能在户外使用条件下，5～10年不会变质。
有益效果：本发明的仿生温控响应型智能复合光学玻璃，由温度响应的聚合物胶体活性材料置于玻璃夹层之间构成，利用温度响应型高分子与水溶性高分子共溶构成溶胶，实现分子级别的均匀分布，当温度变化时，温度响应型高分子发生溶解性变化，在溶胶体系中产生纳米级相分离，外观上呈现透明到不透明的相互转变。温控响应型智能复合光学玻璃所具有的特殊性质，能够根据外界的环境变化，自主产生应激行为，在设定的温度范围发生透明到不透明的转变，从而维持环境温度的稳定，达到节能的目的。
总之，本发明的温度敏感型智能玻璃具有以下几个方面的优点：
（1）本发明的实现建立在活性分子的纳米相分离技术基础上。
（2）本发明的实现建立在分子级别纳米相分离技术上，因此体系的环境稳定性高，反应速率快。
（3）本发明的温控响应型智能复合光学玻璃对于环境温度条件变化自主产生的应激行为，不需要人为给予信号（如通电）达到响应的目的，因此是一种真正意义上的智能节能产品。
（4）所采用的技术更加环保。本发明的智能玻璃采用的高分子材料是一种无毒、稳定、环境友好的高分子材料。如果智能玻璃出现损坏或遗弃，不会带来任何环境污染，同时这种高分子材料的生产过程也不会带来环境污染。
（5）本发明的智能玻璃原料成本低，加工制备方法简单。
（6）本发明的智能玻璃产品具有更好的环境稳定性和使用寿命。该产品可以在-20～80℃室外正常环境下连续使用5～10年不会变质，能够满足各种环境下的应用。
（7）本发明的温控响应型智能复合光学玻璃可以广泛的应用于玻璃幕墙、交通工具中。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细描述，所述的实施例有助于对本发明的理解和实施，并非构成对本发明的限制。实施本发明，除具体实施例中所涉及的温度响应的聚合物胶体活性材料，本领域技术人员还可以对其中所用的温度响应的聚合物胶体活性材料和其制备方法进行功能上相同或相似的替换，或根据不同的目的改变聚合物分子量、组分以及组分间的比例关系等。本发明的保护范围并不以具体实施方式为限，而是由权利要求加以限定。
所列举的实施例中，聚合物胶体活性材料由(A)树脂添加剂，包括光稳定剂或抗氧化剂，如2,2’－二羟基-4,4’－二甲氧基二苯甲酮、2－羟基－4－甲氧基－2’－羧基二苯甲酮、2－羟基－4－甲氧基－5－磺基二苯甲酮、2,2’－二羟基－4,4’－二甲氧基－5－磺基二苯甲酮、2,2’－二羟基－4,4’－二甲氧基－5－磺基二苯甲酮钠盐、 2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑、1-(2'羟乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇、癸二酸双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酯)、(1,2,2,6,6-五甲基哌啶基)亚磷酸酯、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双（3，5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚、四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯中的一种或几种；(B)纳米尺寸的温度响应型高分子，包括N-异丙基丙烯酰胺、N-异丙基甲基丙烯酰胺、聚环氧丙烷、N’，N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基己内酯和丙烯酸钠制备的线性、多枝状、星形聚合物，或两种单体制备的共聚物及嵌段聚合物等；（C）水溶性高分子，包括聚氧化乙烯、聚乙二醇（PEG）、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠或聚乙烯吡咯烷酮；（D）无机盐，包括氯化钠、氯化钙、亚硫酸钠和硝酸钠；（E）有机小分子化合物，包括乙醇、乙二醇、甘油或它们的混合物；上述组分溶于水中构成。然后将组分A、B、C、D、E混合物溶于水中，制备成浓度为3%～60%的溶液。
实施例 1
10份聚N-异丙基甲基丙烯酰胺(分子量=20万g/mol)，20份聚丙烯酸钠(分子量=50万/g/mol)，1份2－羟基－4－甲氧基－5－磺基二苯甲酮，1份1-(2'羟乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇，15份氯化钠，3份亚硫酸钠，50份乙二醇的复合物，溶于水中配成30%的胶状聚合物胶体活性材料。将制备的聚合物胶体活性材料置于普通玻璃间制成仿生温控响应型智能复合玻璃，聚合物胶体活性材料厚度为1 mm。制备的仿生温控响应型智能复合光学玻璃的响应温度为210C。在低于200C时，其在紫外200～380纳米波长的光透率小于0.5%，波长在380～2500纳米的光透率大于74%；当温度高于230C时, 其在紫外200～380纳米波长的光透率小于0.1%，波长在380～2500纳米的光透率小于4%。
实施例2
15份聚N-异丙基丙烯酰胺(分子量=20万g/mol)，30份聚乙二醇 (分子量=300万/g/mol)，1份2－羟基－4－甲氧基－5－磺基二苯甲酮，1份1-(2'羟乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇，10份氯化钙，3份亚硫酸钠，40份乙醇的复合物，溶于水中配成30%的胶状聚合物胶体活性材料。将制备的聚合物胶体活性材料置于普通玻璃间制备成仿生温控响应型智能复合玻璃，聚合物胶体活性材料厚度为1 mm。制备的仿生温控响应型智能复合光学玻璃的响应温度为180C，在低于170C时，其在紫外200～380纳米波长的光透率小于0.5%，波长在380～2500纳米的光透率大于72%，当温度高于200C时，其在紫外200～380纳米波长的光透率小于0.1%，波长在380～2500纳米的光透率小于3%。
实施例3
20份聚氧化丙烯 (分子量=4000g/mol)，30份聚乙烯醇(分子量=300万/g/mol)，1份2，2＇－二羟基－4，4＇－二甲氧基－5－磺基二苯甲酮，10份氯化钙，3份亚硫酸钠，12份乙二醇，21份甘油的复合物，溶于水中配成40%的胶状聚合物胶体活性材料。将制备的聚合物胶体活性材料置于普通玻璃间制备成仿生温控响应型智能复合玻璃，聚合物胶体活性材料厚度为2 mm。制备的仿生温控响应型智能复合光学玻璃的响应温度为50C。在低于50C时，其在紫外200～380纳米波长的光透率小于0.2%，波长在380～2500纳米的光透率大于75%；当温度高于60C时，其在紫外200～380纳米波长的光透率小于0.1%，波长在380～2500纳米的光透率小于2%。
实施例4
20份星形聚N-异丙基甲基丙烯酰胺(分子量=40万g/mol)，40份聚乙烯醇(分子量=300万g/mol)，2份2，2＇－二羟基－4，4＇－二甲氧基－5－磺基二苯甲酮钠盐，1份1-(2'羟乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇，10份氯化钙，3份亚硫酸钠，12份乙二醇，11份甘油的复合物，溶于水中配成5%的胶状聚合物胶体活性材料。将制备的聚合物胶体活性材料置于普通玻璃间制备成仿生温控响应型智能复合玻璃，聚合物胶体活性材料厚度为1 mm。制备的仿生温控响应型智能复合光学玻璃的响应温度为250C。在低于250C时，其在紫外200～380纳米波长的光透率小于0.2%，波长在380～2500纳米的光透率大于75%；当温度高于250C时, 其在紫外200～380纳米波长的光透率小于0.1%，波长在380～2500纳米的光透率小于2%。
实施例5
20份星形聚N-异丙基丙烯酰胺(分子量=40万g/mol)，40份聚乙烯吡咯烷酮 (分子量=100万/g/mol)，1份2，2＇－二羟基－4，4＇－二甲氧基二苯甲酮，1份1-(2'羟乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇，与2份2，6-三级丁基-4-甲基苯酚，10份氯化钠，3份亚硫酸钠，12份乙醇，11份甘油的复合物，溶于水中配成10%的胶状聚合物胶体活性材料。将制备的聚合物胶体活性材料置于普通玻璃间制备成仿生温控响应型智能复合玻璃，聚合物胶体活性材料厚度为1 mm。制备的仿生温控响应型智能复合光学玻璃的响应温度为280C。在低于280C时，其在紫外200～380纳米波长的光透率小于0.2%，波长在380～2500纳米的光透率大于80%；当温度高于280C时，其在紫外200～380纳米波长的光透率小于0.1%，波长在380～2500纳米的光透率小于1%。
实施例6
20份星形聚N-异丙基甲基丙烯酰胺与N’，N-二甲基丙烯酰胺共聚物(组份N-异丙基甲基丙烯酰胺：N’，N-二甲基丙烯酰胺=80:20，分子量=40万g/mol)，40份聚乙烯吡咯烷酮 (分子量=10万/g/mol)，1份2－羟基－4－甲氧基－2’－羧基二苯甲酮，1份1-(2'羟乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇，与2份2，6-三级丁基-4-甲基苯酚，10份氯化钠，3份亚硫酸钠，12份乙二醇，11份甘油的复合物，溶于水中配成50%的胶状聚合物胶体活性材料。将制备的聚合物胶体活性材料置于普通玻璃间制备成仿生温控响应型智能复合玻璃，聚合物胶体活性材料厚度为1 mm。制备的仿生温控响应型智能复合光学玻璃的响应温度为380C。在低于380C时，其在紫外200～380纳米波长的光透率小于0.3%，波长在380～2500纳米的光透率大于82%；当温度高于380C时，其在紫外200～380纳米波长的光透率小于0.1%，波长在380～2500纳米的光透率小于3%。
实施例7
20份星形聚N-异丙基甲基丙烯酰胺与丙烯酸钠共聚物(组份N-异丙基甲基丙烯酰胺：丙烯酸钠 =80:20，分子量=40万g/mol)，30份聚乙烯醇(分子量=10万/g/mol，醇解度>98%)， 1份2，2＇－二羟基－4，4＇－二甲氧基－5－磺基二苯甲酮,1份1-(2'羟乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇，与2份四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯，5份硝酸钠，1份亚硫酸钠，40份甘油的复合物，溶于水中配成10%的胶状聚合物胶体活性材料。将制备的聚合物胶体活性材料置于普通玻璃间制备成仿生温控响应型智能复合玻璃，聚合物胶体活性材料厚度为1 mm。制备的仿生温控响应型智能复合光学玻璃的响应温度为290C。在低于280C时，其在紫外200～380纳米波长的光透率小于0.1%，波长在380～2500纳米的光透率大于85%；当温度高于280C时，其在紫外200～380纳米波长的光透率小于0.1%，波长在380～2500纳米的光透率小于4%。
实施例8
2份聚N-异丙基丙烯酰胺与丙烯酸钠共聚物(组份N-异丙基甲基丙烯酰胺：丙烯酸钠 =80:20，分子量=40万g/mol)，30份聚乙烯基吡咯烷酮 (分子量=10万/g/mol)，1份2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑，1份1-(2'羟乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇，与2份2，6-三级丁基-4-甲基苯酚，5份碳酸钾，1份亚硫酸钠，40份甘油的复合物，溶于水中配成20%的胶状聚合物胶体活性材料。将制备的聚合物胶体活性材料置于普通玻璃间制备成仿生温控响应型智能复合玻璃，聚合物胶体活性材料厚度为1 mm。制备的仿生温控响应型智能复合光学玻璃的响应温度为480C。在低于480C时，其在紫外200～380纳米波长的光透率小于0.2%，波长在380～2500纳米的光透率大于85%；当温度高于480C时，其在紫外200～380纳米波长的光透率小于0.1%，波长在380～2500纳米的光透率小于2%。
实施例9
5份聚N-异丙基甲基丙烯酰胺与N-乙烯基己内酯构成的嵌段共聚物(组份N-异丙基甲基丙烯酰胺：N-乙烯基己内酯 =70:30，分子量=30万g/mol)，30份聚丙烯酸(分子量=50万g/mol)，0.1份2，2＇－二羟基－4，4＇－二甲氧基－5－磺基二苯甲酮，0.1份癸二酸双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酯)，与0.2份2，6-三级丁基-4-甲基苯酚，5份氯化钠，1份亚硫酸钠，40份乙二醇的复合物，溶于水中配成50%的胶状聚合物胶体活性材料。将制备的聚合物胶体活性材料置于普通玻璃间制备成仿生温控响应型智能复合玻璃，聚合物胶体活性材料厚度为1 mm。制备的仿生温控响应型智能复合光学玻璃的响应温度为310C。在低于310C时，其在紫外200～380纳米波长的光透率小于0.3%，波长在380～2500纳米的光透率大于86%；当温度高于310C时， 其在紫外200～380纳米波长的光透率小于0.2%，波长在380～2500纳米的光透率小于5%。
实施例10
15份N’，N-二甲基丙烯酰胺与N-乙烯基己内酯共聚物(组份N’，N-二甲基丙烯酰胺：N-乙烯基己内酯 =70:30，分子量=15万g/mol)，40份聚氧化乙烯(分子量=10万/g/mol)，1份2，2＇－二羟基－4，4＇－二甲氧基－5－磺基二苯甲酮,0.2份(1,2,2,6,6-五甲基哌啶基)亚磷酸酯，与2份2，6-三级丁基-4-甲基苯酚，5份氯化钠，1份亚硫酸钠，35份乙醇的复合物，溶于水中配成60%的胶状聚合物胶体活性材料。将制备的聚合物胶体活性材料置于普通玻璃间制备成仿生温控响应型智能复合玻璃，聚合物胶体活性材料厚度为5mm。制备的仿生温控响应型智能复合光学玻璃的响应温度为330C。在低于330C时，其在紫外200～380纳米波长的光透率小于0.1%，波长在380～2500纳米的光透率大于70%；当温度高于330C时，其在紫外200～380纳米波长的光透率小于0.1%，波长在380～2500纳米的光透率小于1%。
实施例11
30份N’，N-二甲基丙烯酰胺与N-异丙基丙烯酰胺 (组份N’，N-二甲基丙烯酰胺：N-异丙基丙烯酰胺=70:30，分子量=15万g/mol)，40份聚丙烯酸钠 (分子量=100万/g/mol)，1份2，2＇－二羟基－4，4＇－二甲氧基－5－磺基二苯甲酮，1份1-(2'羟乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇，与2份双（3，5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚，1份亚硫酸钠，25份乙醇的复合物，溶于水中配成3%的胶状聚合物胶体活性材料。将制备的聚合物胶体活性材料置于普通玻璃间制备成仿生温控响应型智能复合玻璃，聚合物胶体活性材料厚度为1mm。制备的仿生温控响应型智能复合光学玻璃的响应温度为240C。在低于240C时，其在紫外200～380纳米波长的光透率小于0.1%，波长在380～2500纳米的光透率大于79%；当温度高于240C时，其在紫外200～380纳米波长的光透率小于0.1%，波长在380～2500纳米的光透率小于2%。
Claims (12)
1. 一种仿生温控响应型智能复合光学玻璃，能够根据温度改变，在临界温度下产生透明与不透明之间的相互转换，其特征在于，所述的仿生温控响应型智能复合光学玻璃由温度响应的聚合物胶体活性材料置于两片或多片玻璃之间构成，所述的温度响应的聚合物胶体活性材料在临界温度产生可逆的纳米级相分离。
2.根据权利要求1所述的仿生温控响应型智能复合光学玻璃，其特征在于，所述的仿生温控响应型智能复合光学玻璃在透明状态时，在紫外200～380纳米波长的光透率小于1%，波长在380～2500纳米的光透率大于60%，当仿生温控响应型智能复合光学玻璃转变为不透明状态时，在紫外200～380纳米波长的光透率小于1%，波长在380～2500纳米的光透率小于10%。
3.根据权利要求1所述的仿生温控响应型智能复合光学玻璃，其特征在于，所述的临界温度在0～50℃之间。
4.根据权利要求1所述的仿生温控响应型智能复合光学玻璃，其特征在于，所述的温度响应的聚合物胶体活性材料由树脂添加剂A、纳米尺寸的温度响应型高分子B、水溶性高分子C、无机盐D及有机小分子化合物E溶于水中构成；在温度低于临界温度时，组分A、B、C、D、E溶解于水溶液中构成均一体系，呈现透明状态，当温度高于临界温度时，纳米尺寸的温度响应型高分子B由均一体系中游离出来，出现纳米级相分离，呈现不透明状态。
5.根据权利要求4所述的仿生温控响应型智能复合光学玻璃，其特征在于，所述温度响应的聚合物胶体活性材料中，以质量份数计，其组成包括：
(A)树脂添加剂 0.01～10份
(B)纳米尺寸的温度响应型高分子 1～30份
(C)水溶性高分子 1～60份
(D)无机盐 1～20份
(E)有机小分子化合物 2～50份
上述组分溶于水中，形成总质量浓度为3%～60%的溶液。
6.根据权利要求4所述的仿生温控响应型智能复合光学玻璃，其特征在于，温度响应的聚合物胶体活性材料中，所述树脂添加剂A包括光稳定剂和/或抗氧化剂。
7.根据权利要求4所述的仿生温控响应型智能复合光学玻璃，其特征在于，温度响应的聚合物胶体活性材料中，所述的纳米尺寸的温度响应型高分子B为聚氧化丙烯、聚氧化异丁烯，或者是N’,N-二甲基丙烯酰胺、N’,N-二甲基甲基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-异丙基甲基丙烯酰胺、N-乙烯基己内酯、丙烯酸钠、N’，N-二乙基甲基丙烯酰胺的均聚物，或者是两种以上前述单体构成的无规或嵌段共聚物；分子量为1000-50,000,000 g/mol。
8.根据权利要求4所述的仿生温控响应型智能复合光学玻璃，其特征在于，温度响应的聚合物胶体活性材料中，所述的水溶性高分子C为羧甲基淀粉、醋酸淀粉、羟甲基纤维素或羧甲基纤维素；或聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚（甲基）丙烯酸、聚（甲基）丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮或聚（甲基）丙烯酰胺的均聚物，或由其单体合成的共聚物。
9.根据权利要求4所述的仿生温控响应型智能复合光学玻璃，其特征在于，温度响应的聚合物胶体活性材料中，所述的无机盐D为钾、钠、钙、镁、锌、铁或铜的硫酸盐、盐酸盐、硝酸盐、碳酸盐、磷酸盐或醋酸盐。
10.根据权利要求4所述的仿生温控响应型智能复合光学玻璃，其特征在于，温度响应的聚合物胶体活性材料中，所述的有机小分子化合物E为乙二醇、乙醇、甲醇、丙酮、丙二醇、甘油、丁醇、三乙胺、异丙醇的一种或几种。
11.根据权利要求4所述的仿生温控响应型智能复合光学玻璃，其特征在于，所述的温度响应的聚合物胶体活性材料中，在高于临界温度时，纳米尺寸的温度响应型高分子B在溶胶体系中产生团聚，产生10～1000纳米的微球，与体系发生相分离。
12. 根据权利要求1所述的仿生温控响应型智能复合光学玻璃，其特征在于置于玻璃间的温度响应的聚合物胶体活性材料的厚度在0.1毫米～100毫米之间。
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