CN104062776B

CN104062776B - 一种智能中空调光玻璃及其制备方法

Info

Publication number: CN104062776B
Application number: CN201410315953.7A
Authority: CN
Inventors: 宣英男; 张强
Original assignee: Suzhou Po Lima Macromolecular Material Co Ltd
Current assignee: POLIMA new materials (Suzhou) Co.,Ltd.
Priority date: 2014-07-04
Filing date: 2014-07-04
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2034-07-04
Also published as: CN104062776A

Abstract

本发明公开了一种智能中空调光玻璃及其制备方法，属于玻璃技术领域。本发明的智能中空调光玻璃由3层玻璃层、1层温致变色层、1层塑料薄膜层、2层干燥空气层组成；其制备方法是将特定组分按配比称取后放入混合机中搅拌均质化；形成总质量浓度为5～25%的溶液经真空脱泡，获得均匀透明的温敏性水溶液密封于塑料薄膜袋中，接着用丁基胶和结构胶依次进行玻璃层、温致变色层、干燥空气层、塑料薄膜层封边，即可制得本发明的智能中空调光玻璃。本发明智能中空调光玻璃实现了根据环境温度自动进行光调节，而且本发明透光性能好，原料环保，成本低，隔音、隔热效果好，使用寿命长，是一种有利于工业化生产的智能中空调光玻璃。

Description

一种智能中空调光玻璃及其制备方法

技术领域

本发明属于玻璃技术领域，尤其涉及一种智能中空调光玻璃及其制备方法。

背景技术

调光玻璃已经在欧美应用近20余年，美国是调光玻璃的发源地，也是调光玻璃应用时间最早，应用案例最为广泛的国家。随着市场进一步成熟及客户对此产品的认识进一步加深，调光玻璃的应用领域日益广泛，已经跨出建材领域的应用框架，深入到家电玻璃面板等应用领域，发展潜力巨大。

目前市面上实现量产的调光玻璃，几乎都是电控型调光玻璃。电控调光玻璃的原理比较容易理解:当电控产品关闭电源时，电控调光玻璃里面的液晶分子会呈现不规则的散布状态，使光线无法射入，让电控玻璃呈现不透明的外观；通电后，里面的液晶分子呈现整齐排列，光线可以自由穿透，此时电控液晶玻璃呈现透明状态。中国专利CN202727454U公开了一种智能电控调光玻璃，包含中空玻璃、粘合层、聚合物分散液晶层、导电层、硬质膜层，该智能电控调光玻璃具有降低工艺操作难度，提升隔音和隔热的效果，美观适用，但是，它的调光功能是通过电源来控制，耗能大，生产成本高，自动化程度不高，难以适应市场的发展。

发明内容

中国专利CN2861431Y公开了一种调光玻璃，它由两层钢化玻璃，一层液晶胶片层压组成，液晶胶片层处于两层钢化玻璃之间，并在液晶胶片中引出两根导线。该调光玻璃是在外电场作用下发生顺磁性或逆磁性的原理，外加变压控制器来控制玻璃的调光作用的，当玻璃通电时，其透光率达到77%以上，当断电时，其透光率达12%以下。虽然该玻璃操作程序简单，可以调光，使用寿命长，但是，其透光率低，自动化程度低，耗能高，制作工艺繁琐，不利于工业化的生产。

为了解决现有技术中调光玻璃存在的透光率低，耗能大，生产成本高，自动化程度低等缺陷，本发明的目的在于提供一种智能调光中空玻璃。本发明的一种智能调光中空玻璃，由3层玻璃层、1层温致变色层、1层塑料薄膜层、2层干燥空气层组成；玻璃层、温致变色层、塑料薄膜层与干燥空气层是互相平行排列，第一层玻璃层与第二层玻璃层之间夹装有温致变色层，第一层干燥空气层处于第二层玻璃层与塑料薄膜层之间，而第二层干燥空气层则处于塑料薄膜层与第三层玻璃层之间。

所述的玻璃层为浮法玻璃或超白玻璃中的一种；温致变色层由塑料薄膜袋组成，塑料薄膜袋和塑料薄膜层选自聚酯、共聚酯、聚丙烯、聚乙烯、尼龙、聚碳酸酯中的一种，厚度为0.05～0.25mm；塑料薄膜袋内装有温敏性水溶液，将温敏聚合物水溶液灌封于上述塑料薄膜中有以下作用：1）可防止直接灌封于两片玻璃中密封胶失效产生的泄露；2）制作方便，不需将水溶液灌注于只有狭窄入口的两片玻璃中间带来的施工难度及产生气泡、不均匀等质量问题；3）可以阻挡部分紫外线对水溶液造成的损害，提高耐候性能。

其温敏性水溶液包含温敏性聚合物、粘度调节剂、红外吸收功能粒子、大分子溶剂、添加剂。所述的温敏性聚合物为含有疏水基团的水溶性聚乙烯醇，尤其是指聚乙烯醇缩醛。聚乙烯醇水溶性极佳，是一种用途非常广泛的水性聚合物材料，常用来制备织物处理剂、乳化剂、纸张涂层、粘合剂等。在已报道的智能调光玻璃的配方中，通常是将它的交联产物与其它温敏性聚合物共溶制备互穿聚合物网络，用于防止温敏性聚合物在温度响应过程中发生的体积收缩。在研究中，发明人意外的发现，通过将疏水性基团引入到聚乙烯醇分子链上来改变聚乙烯醇的水溶性质，使其成为具有在特定温度下产生响应的温敏性聚合物。作为本发明的一个优选实施例，所述的聚乙烯醇缩醛是聚乙烯醇缩丁醛（PVB）、聚乙烯醇缩甲丁醛(PVF)、聚乙烯醇缩乙醛(PVA)、聚乙烯醇缩甲乙醛(PVFA)、聚乙烯醇缩乙苯甲醛、聚乙烯醇缩乙丁醛中的一种或多种。

通过与不同小分子醛的缩合或共缩合反应，制备出具有不同响应温度的温敏性聚乙烯醇缩醛。本发明对发明人的难点之一是：由于聚乙烯醇缩醛的分子量、醛基含量及羟基含量对其响应温度、遮阳效果、稳定性都有显著的影响。因此本发明选择更优的聚乙烯醇缩醛适用于本发明。作为本发明的优选实施例，本发明智能调光玻璃中所述的聚乙烯醇缩醛的分子量为50,000～150，000，醛基含量10～50%，羟基含量40～80%；更优选地，聚乙烯醇缩醛分子量为50,000～100，000，醛基含量20～40%，羟基含量40～60%。在低于响应温度时，含疏水性基团的聚乙烯醇缩醛聚合物以分子水平溶解于水中形成各向同性水溶液，呈无色透明状态；而高温下水溶性高分子将发生微观层面的体积收缩,形成分子链的微聚集和堆砌，其堆砌密度的差异导致折光率变化使光产生散射,材料转变成白浊遮阳状态。

所述的粘度调节剂为吸水性树脂，吸水性树脂是普遍的；但是适用于本发明智能调光玻璃的吸水性树脂是选择性的。主要考虑到吸水性树脂与智能调光玻璃中其他组分的适配。优选地，本发明的吸水性树脂尤指淀粉接枝丙烯酸盐类、聚丙烯酰胺、交联羧甲基纤维素、交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺、交联型羟乙基纤维素接枝丙烯酰胺聚合物、丙烯酸交联树脂中的一种或多种的混合物。粘度调节剂是一种在水中只溶胀不溶解的亲水性交联树脂，它吸水膨胀后，形成具有一定强度的立体空间架构，一方面可以增加水溶液的粘稠度，防止灌封后的智能玻璃在使用中由于重力作用产生的“鼓肚”现象；另一方面，当水溶液中的温敏性聚合物发生温度响应而产生体积收缩时，有利于维持整个体系的尺寸稳定性，可以防止智能玻璃的缩边、变色不均匀、开裂等不良现象的发生，使整个体系具有很高的环境工作范围，其有效工作范围在-20～80℃，在户外使用条件下10～20年不变质。

发明人在研究中意外的发现，采用通过在温敏聚合物水溶液体系中引入对太阳光辐照强度产生响应的功能性物质即红外吸收功能粒子，可以产生快速响应，实现智能调光作用。其工作原理可能是：红外吸收功能粒子可以将光能转化为热能,从而使温敏聚合物材料温度升高，当材料内部温度达到温敏性材料的响应温度时，可以产生快速响应，实现智能调光。

但是红外吸收功能粒子的选取是本发明最大的难点。发明人的研究中很意外的发现，所述的红外吸收功能粒子为含有铯钨青铜、二氧化钒、氧化锡铟的一种或者多种时，才能与智能调光玻璃中的其他组分适配，才能产生快速响应智能调光的目的。本发明上述红外吸收功能粒子粒径为20～500nm的纳米粒子。该粒子具有红外吸收特性，即通过吸收太阳光中的红外线，使其自身温度升高。所述的大分子溶剂为聚乙二醇、聚丙二醇、聚氧乙烯醚的一种或者多种的组合物，其中优选分子量为200～600的聚乙二醇、聚丙二醇、聚氧乙烯醚一种或者多种的组合物。大分子溶剂有：1）可显著改变水溶液的响应温度；2）可提高水溶液的耐高温性能；3）可提高水溶液的耐低温性能的作用。

将温敏聚合物水溶液灌封于上述塑料薄膜中有以下作用：1）可防止直接灌封于两片玻璃中密封胶失效产生的泄露；2）制作方便，不需将水溶液灌注于只有狭窄入口的两片玻璃中间带来的施工难度及产生气泡、不均匀等质量问题；3）可以阻挡部分紫外线对水溶液造成的损害，提高耐候性能。

本发明的智能调光玻璃的水溶液体系中还可以加入光稳定剂和/或抗氧化剂。光稳定剂包括紫外吸收剂、猝灭剂或自由基扑捉剂。光稳定剂或抗氧化剂在现有技术中常见的各种水溶性添加剂中选取。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，猝灭剂选自有机镍络合物，自由基扑捉剂选自哌啶类。

本发明的智能调光中空玻璃的调光原理是温致变色层可根据环境温度自动调节透光率，当辐照强度低于600W/m²，环境温度低于水溶液的响应温度时，玻璃具有优异的透光性，在波长范围为380～780nm的光透率大于80％；而当辐照强度大于600W/m²，环境温度高于水溶液的响应温度时，玻璃呈现不透明状态，在波长范围为380～780nm的透光率小于10％；并且遮阳系数可达0.40以下起到隔热调光作用；干燥空气层起到隔音、隔热作用；中间的塑料薄膜可进一步降低传热系数，所以，本发明的智能调光玻璃是一种根据环境温度自动调光，响应速度快，隔热、隔音好，生产成本低，加工制备简单、环保，使用寿命长的一种环保型智能中空调光玻璃。

本发明的智能中空调光玻璃的制备方法，它包含如下步骤：

（1）将权利要求4-9任一所述的组分按配比称取后放入混合机中搅拌均质化；

（2）形成总质量浓度为5～25%的溶液经真空脱泡，获得均匀透明的温敏性水溶液；

（3）将温敏性水溶液密封于塑料薄膜袋中；

（4）用丁结构胶和丁基胶进行第一层玻璃层、温致变色层、第二层玻璃层第一层干燥空气层、塑料薄膜层、第二层干燥空气层、第三层玻璃层依次进行封边，即可制得本发明的智能中空调光玻璃。

与现在技术相比，本发明的优点在于：本发明的智能中空调光玻璃可以根据环境温度自动进行透光率的调节，而且透光性能好，原料环保，成本低，生产工艺简单，隔音、隔热效果好，是一种使用寿命长，调光效果好的环保智能中空调光玻璃，适应市场的需求，有利于大规模的推广和应用。

附图说明

图1为本发明的智能中空调光玻璃的结构示意图；

其中玻璃层1、温致变色层2、干燥空气层3、塑料薄膜层4。

具体实施方式

下面采用具体实施例进一步说明本发明的内容

以下内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

实施例1、一种智能中空调光玻璃及其制备方法

具体结构参看图1，它由3层玻璃层、1层温致变色层、1层塑料薄膜层、2层干燥空气层组成,图中1为玻璃层、2为温致变色层、3为干燥空气层、4为塑料薄膜层；玻璃层、温致变色层、塑料薄膜层与干燥空气层是互相平行排列，第一层玻璃层与第二层玻璃层之间夹装有第温致变色层，第一层干燥空气层处于第二层玻璃层与塑料薄膜层之间，而第二层干燥空气层则处于塑料薄膜层与第三层玻璃层之间。

本发明的智能中空调光玻璃的温敏性水溶液组分如下：

制备方法如下:

（1）将上述组分按配比称取后放入混合机中搅拌均质化；

（3）将温敏性水溶液密封于塑料薄膜袋中；

本发明实施例1的智能中空调光玻璃的结构与光学参数如下表所示：

实施例2、一种智能中空调光玻璃及其制备方法

具体结构同实施例1.

本发明的智能中空调光玻璃的温敏性水溶液组分如下：

制备方法如实施例1.

本发明实施例2的智能中空调光玻璃的结构与光学参数如下表所示：

实施例3、一种智能中空调光玻璃及其制备方法

具体结构同实施例1.

本发明的智能中空调光玻璃的温敏性水溶液组分如下：

制备方法如实施例1.

本发明实施例3的智能调光玻璃的结构与光学参数如下表所示：

对比例一、一种智能中空调光玻璃及其制备方法

具体结构同实施例1.

本发明的智能中空调光玻璃的温敏性水溶液组分如下：

制备方法如实施例1.

本对比例一的智能中空调光玻璃的结构与光学参数如下表所示：

。

Claims

1.一种智能中空调光玻璃，其特征在于，它由3层玻璃层、1层温致变色层、1层塑料薄膜层、2层干燥空气层组成；玻璃层、温致变色层、塑料薄膜层与干燥空气层是互相平行排列，第一层玻璃层与第二层玻璃层之间夹装有温致变色层，第一层干燥空气层处于第二层玻璃层与塑料薄膜层之间，而第二层干燥空气层则处于塑料薄膜层与第三层玻璃层之间；

所述的温致变色层由塑料薄膜袋组成，塑料薄膜袋和塑料薄膜层选自聚酯、共聚酯、聚丙烯、聚乙烯、尼龙、聚碳酸酯中的一种，厚度为0.05～0.25mm；

所述的塑料薄膜袋内装有温敏性水溶液；所述的温敏性水溶液由以下组分组成：温敏性聚合物、粘度调节剂、红外吸收功能粒子、大分子溶剂、添加剂；

所述的温敏性聚合物为聚乙烯醇缩醛,所述的聚乙烯醇缩醛是聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚乙烯醇缩甲丁醛(PVF)、聚乙烯醇缩乙醛(PVA)或聚乙烯醇缩甲乙醛(PVFA)、聚乙烯醇缩乙苯甲醛、聚乙烯醇缩乙丁醛中的一种或多种；

所述的聚乙烯醇缩醛的分子量为50,000～100，000，醛基含量20～40％，羟基含量40～60％；

所述的粘度调节剂为淀粉接枝丙烯酸盐类、聚丙烯酰胺、交联羧甲基纤维素、交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺、交联型羟乙基纤维素接枝丙烯酰胺聚合物、丙烯酸交联树脂中的一种或多种；

所述的大分子溶剂为分子量为200～600聚乙二醇、聚丙二醇、聚氧乙烯醚中的一种或者两种的组合物；所述的添加剂为光稳定剂,包括紫外吸收剂、猝灭剂或自由基扑捉剂，紫外吸收剂选自二苯甲酮类、苯并三氮唑类、苯甲酸苯酯类、水杨酸酯类或三嗪类中的一种或多种，猝灭剂选自有机镍络合物，自由基扑捉剂选自哌啶类；

所述温敏性水溶液组分及其重量份数如下：

聚乙烯醇缩乙苯甲醛(分子量80000，羟基含量60％，醛基30％)3份，聚乙二醇400 3份，铯钨青铜纳米粒子0.5份，氧化锡铟纳米粒子0.5份，交联羟丙基纤维素接枝丙烯酰胺0.5份，丙烯酸交联树脂0.5份，2,2’-二羟基-4,4’-二甲氧基二苯甲酮0.5份，2,6-二丁基-4-甲基苯酚0.5份；或

聚乙烯醇缩丁醛(分子量80000，羟基含量50％，醛基40％)1份，聚丙二醇600 2份，氧化锡铟纳米粒子1份，淀粉接枝丙烯酰胺盐0.5份，2-羟基-4-甲氧基-5-磺基二苯甲酮0.5份，癸二酸双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酯)0.1份；或

聚乙烯醇缩乙丁醛(分子量150000，羟基含量70％，醛基20％)4份，聚氧乙烯醚400 3份，聚乙二醇200 2份，氧化锡铟纳米粒子0.5份，交联羧甲基纤维素3份，癸二酸双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酯)0.1份。

2.如权利要求1所述的智能中空调光玻璃，其特征在于，所述的玻璃层为浮法玻璃或超白玻璃中的一种。

3.如权利要求1所述的智能中空调光玻璃，其特征在于，所述的红外吸收功能粒子为粒径为20～500nm的铯钨青铜、二氧化钒、氧化锡铟中的一种或者两种的组合物。

4.如权利要求1所述的智能中空调光玻璃的制备方法，其特征在于，它包含如下步骤：

(1)将权利要求1所述的组分按配比称取后放入混合机中搅拌均质化；

(2)形成总质量浓度为5～25％的溶液经真空脱泡，获得均匀透明的温敏性水溶液；

(3)将温敏性水溶液密封于塑料薄膜袋中；

(4)用丁结构胶和丁基胶进行第一层玻璃层、温致变色层、第二层玻璃层第一层干燥空气层、塑料薄膜层、第二层干燥空气层、第三层玻璃层依次进行封边，即可制得本发明的智能中空调光玻璃。