CN104350415B - 转换材料,及其组合物和制造方法 - Google Patents

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Abstract

转换材料,其包含一种或多于一种聚合物以及包含盐和溶剂部分的电解质,所述溶剂部分包含一种或多种溶剂;和均匀分散在整个所述转换材料中的一种或多种具有电致变色和光致变色性质的化合物;并且其中所述转换材料在暴露于紫外光时可从亮态转变为暗态并在施加电压时从暗态转变为亮态。

Description

转换材料,及其组合物和制造方法
相关申请
本申请要求2012年4月9日提交的美国临时申请No.61/621,736、2012年7月19日提交的美国临时申请No.61/673,470、2012年9月26日提交的美国临时申请No.61/706,001、和2012年9月28日提交的PCT申请PCT/CA 2012/000910的权益,所述申请全部以其整体通过引用并入本文中。
技术领域
本公开涉及具有电致变色和光致变色性质的转换材料,所述转换材料包含聚合物、电解质和一种或多种可转换的化合物。本公开还涉及组合物和生产这样的转换材料的方法。
背景技术
具有可变的光透射性质的各类材料是已知的,包括电致变色材料、悬浮粒子显示器或屏幕、电致变色、光致变色和热致变色材料、和具有光致、电致或热致变色性质的两种或更多种的那些杂化材料。所述材料可以为固体、液体、凝胶等等不一,所述材料的具体状态和组成可以取决于具体体系的需要或受所述体系的限制。例如,所述材料可能需要是导电或绝缘的,可能需要溶解所述体系的所有组分或仅仅选择的组分,并且还可能需要忍受用所述材料发生的化学转变以获得所述光透射性质。可能合适的化学、电化学或分子环境随着所述体系的具体需要而变化很大。
聚合物可以用于这样的材料以提供结构或支撑、调节流变以帮助操作或制造、或为了使所述材料产生合适的形状(例如是浇铸、挤塑、涂布或模制的)。所述聚合物的选择可以取决于所述材料的计划用途,或根据具体的期望特性(例如光化学惰性,足够高或低的玻璃化转变温度),等等。
一些含聚合物体系的流动性可以通过加热变更。虽然这对于一些制造工艺(例如注塑、浇铸等等)可能是有利的,但如果所述模塑或浇铸材料当使用时受到温度变化的话,该特征可能是最终产品中不希望的。
加热时不流动或改变形状的材料可用于一些应用——通过增加材料的粘度、或固化基质例如通过所述材料内一种或多种聚合物物质的交联来赋予所述材料抗流动性。产生聚合物的分子间交联的各种方法通常是已知的。方法和/或具体反应物的选择可以取决于包含所述交联聚合物的组合物或材料的计划用途或功能、或期望特性,所述组合物中其他组分的功能,等等。例如,一些方法可以包括缩合反应,其可以产生水、醇基、胺基等等。取决于用途,这些基团的存在可不利地影响所述组合物的耐久性或性能、或所述组合物中其他组分的功能。
将具有可变光透射性质的材料引入层压玻璃(“安全玻璃”)中可能是有利的。一些这样的材料当经受常规玻璃层压的温度和压力时可以被降解,或一些方面的性能降低。
发明内容
温度诱导的流动减少或不存在的组合物可以是所述制品的有用添加物。在所述组合物包含可交联聚合物的情况下,具有在降低的温度下固化、或不产生可对所述组合物的性能有害的自由基、或不释放这样的物质的能力可能是有利的。支持生色体(chromophore)在褪色态(faded state)和暗态构型之间可逆相互转化的光和电化学反应二者的材料可能是所述制品的有用添加物。
根据一个方面,提供了转换材料,其包含:一种或多于一种聚合物;包含盐和溶剂部分的电解质,所述溶剂部分包含一种或多种溶剂;以及具有电致变色和光致变色性质的一种或多种化合物。所述一种或多种化合物可以在整个转换材料中均匀分散。所述一种或多种化合物可以在整个电解质中均匀分散。所述转换材料可以在暴露于紫外光时可从亮态转变成暗态。所述转换材料可以在施加电压时可从暗态转变成亮态。所述一种或多于一种聚合物可以用交联剂交联;所述一种或多于一种聚合物与所述交联剂之间的交联反应可以通过促进剂来促进。所述交联剂可以包含一个或多个环氧基团、一个或多个醛基、和或一个或多个异氰酸酯基团。
所述一种或多于一种聚合物的至少一种可以是多元醇;所述多元醇可以是聚乙烯醇缩醛。所述多元醇可以是聚乙烯醇缩丁醛(PVB)。PVB可以具有以下一项或多项:MW从约170至约350K,或其间的任何量或范围;聚乙烯醇基含量从约12至约21%,或其间的任何量或范围,或从约12至约18%,或从约12至约16%,或从18%至约21%;聚乙酸乙烯酯含量从约0至约4%,或其间的任何量或范围,或从约1至约4%,或从约0.5至约2.5%。
所述电解质可以具有与Ag/AgCl参比电极相比从约-1.0V至约+1.5V的电位范围。
在一些方面,所述转换材料可以包含以下一种或多种:约2wt%至约15wt%聚合物;约0.1wt%至约5wt%盐;约50wt%至约90wt%溶剂部分;以及约2%至约15wt%的具有电致变色和光致变色性质的化合物。所述转换材料可以包含约70wt%至约90wt%电解质。所述电解质的溶剂可以具有以下一项或多项:沸点为约150℃或更高;20℃时的蒸气压为约0.001mmHg或更低;黄度指数(YI)为约6或更低;闪点约80℃或更高;和熔点约40℃或更低。所述溶剂当与生色体相结合时,可以在250小时风化之后,黄度指数变化为约6或更小。
所述溶剂部分可以包含第一和第二溶剂。第一和第二溶剂可以大致1∶1的比率存在。所述溶剂部分的第一溶剂可以以与第二溶剂大约相等的量存在。在另一个方面,第一溶剂可以相对于第二溶剂以约2倍至约1000倍的更大比率存在。在一些实施方式中,第一和第二溶剂可以以从约1∶1至约1000∶1或其间的任何范围存在。在一些方面,溶剂部分可以包含3种或更多种溶剂。所述一种或多种溶剂和它们的相对量可以选择,单独地或与一种或多种盐组合,以溶解转换材料组分、提供合适的电化学环境以当施加电压时转换所述转换材料和/或提供适合的光稳定的转换材料。
根据另一个方面,提供了可转换膜,其包含第一和任选的第二基本透明基材,布置在所述基材的至少一个的表面上的第一和第二电极;和布置在所述第一和任选的第二基材之间并与所述第一和第二电极接触的转换材料。
根据另一个方面,提供了制造可转换膜的方法,所述方法包括制备转换材料,将转换材料层施加到第一基材上,将第二基材施加于所述转换材料层并固化所述转换材料层。
根据另一个方面,提供了制造可转换的层压玻璃(热层压)的方法,所述方法包括制备可转换膜,在包含至少一层接触所述可转换膜外表面的热熔粘合剂的组件叠层内布置所述可转换膜,和加热所述未层压的叠层至约90℃至约140℃的温度至少30分钟。所述未层压的叠层可以在加热步骤之前经受至少部分真空。所述加热步骤还可以包括施加压力。所述压力可以从约50psi至约90psi。所述热熔性粘合剂是聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯或乙烯醋酸乙烯酯(ethylvinyl acetate)。
根据另一个方面,提供了制造转换材料的方法,所述方法包括:提供第一部分,其包含一种或多于一种聚合物、盐、具有光致变色和电致变色特征的任选化合物、以及所述溶剂部分的第一部分;提供第二部分,其包含任选的硬化剂、交联剂和所述溶剂部分的第二部分;提供包含促进剂和任选的牺牲溶剂的第三部分;合并所述第一部分和第二部分;和合并所述第三部分与所述合并的第一和第二部分。
根据另一个方面,提供了制造可转换膜的方法,所述方法包括以下步骤:提供第一部分,其包含一种或多种聚合物、盐、具有光致变色和电致变色性质的一种或多种化合物、以及所述溶剂部分的第一部分;提供第二部分,其包含硬化剂、交联剂和所述溶剂部分的第二部分;提供包含催化剂和任选的共溶剂的第三部分;合并所述第一部分和第二部分;合并所述第三部分与所述合并的第一和第二部分以提供可涂布的组合物;和向基材施加所述组合物。施加所述组合物的步骤之前可以是部分固化所述转换材料的步骤。所述第二部分还可以包含第二聚合物。
在另一个方面,提供了转换材料,其包含约12至约15wt%生色体;约65至约75wt%溶剂部分;约1wt%盐;约10至约13wt%聚合物;约0.21至约0.42wt%交联剂;和约0.01至约0.02wt%促进剂。
在另一个方面,提供了转换材料,其包含约12wt%生色体;约74wt%溶剂部分;约1wt%盐;约12wt%聚合物;约0.21wt%交联剂;约0.01wt%促进剂。
在另一个方面,提供了组合物,其包含:约2wt%至约25wt%聚合物;约0.1wt%至约5wt%交联剂;约0.1wt%至约5wt%盐;约50wt%至约90wt%溶剂部分;和任选的约2%至约20wt%的具有电致变色和光致变色性质的化合物。
所述具有光致变色和电致变色性质的一种或多种化合物可以在所述转换材料的流动相中。所述一种或多种化合物可以分散在整个所述电解质或转换材料中。所述一种或多种化合物可以与聚合物共价连接。
所述转换材料、或者包含所述转换材料的膜或器件可以是可热层压的。所述转换材料、或者包含所述转换材料的膜或器件可以具有小于约3%或小于约2%或小于约1.5%的浊度。所述浊度可以在热层压之前或之后评价。
所述转换材料在风化500小时之后、或1000小时之后、或1500小时之后、或2000小时之后,可以表现出小于5%、小于10%、小于15%或小于20%的变暗性能降低。所述转换材料在1MJ/m2的风化之后、或2MJ/m2之后、或3MJ/m2之后、或4MJ/m2之后、或5MJ/m2之后、或6MJ/m2之后可以表现出小于5%、小于10%、小于15%或小于20%的变暗性能降低。
该概要不一定描述了所有特征。其他方面、特征和优点在浏览以下具体实施方式的描述后,对本领域普通技术人员将变得显而易见。
附图说明
这些和其他特征将从以下参考附图进行的描述中变得更显而易见,所述图中:
图1显示了说明溶剂变暗性能的柱状图,表现了合适的循环伏安法(CV)图谱。试验以一式三份进行,并显示了代表性的器件。所有样品是在所述溶剂中5%S109生色体,密封在烧结玻璃池(SGC)中。溶剂沿着X轴指名;沿着左侧Y轴是在提供0.68w/m2波长为340nm紫外光的QSUN氙试验舱中的时间(小时);沿着右侧Y轴是累计能量暴露(MJ/m2)。实心柱——基线暗态的90-100%;带条纹的柱——基线暗态的85-90%;带点的柱——基线暗态的80-85%。柱顶端的实心黑色‘帽’表明器件达到基线暗态的<80%(从氙试验舱取出)。
图2显示了示出图1的相同样品在黄度指数上的变化(delta YI,或ΔYI)的柱状图。实心柱——相对于基线褪色态ΔYI为0-5;带条纹的柱——相对于基线褪色态ΔYI为5-10;带点的柱——相对于基线褪色态ΔYI为10-15。在柱顶端的实心黑色“帽”表明器件具有ΔYI>15。
图3显示的柱状图示出了在溶剂中具有5%S109或5%S158生色体的选择溶剂的变暗性能,所述溶剂密封在SGC中。试验以一式三份进行,并显示了代表性的器件。溶剂沿着X轴指名;沿着左侧Y轴是在提供0.68w/m2波长为340nm紫外光的QSUN氙试验舱中的时间(小时);沿着右侧Y轴是累计能量暴露(MJ/m2)。实心柱——基线暗态的90-100%;带条纹的柱——基线暗态的85-90%;带点的柱——基线暗态的80-85%。柱顶端的实心黑色‘帽’表明器件达到基线暗态的<80%(从氙试验舱取出)。
图4显示了示出图3的相同样品在黄度指数上的变化(delta YI,或ΔYI)的柱状图。实心柱——相对于基线褪色态ΔYI为0-5;带条纹的柱——相对于基线褪色态ΔYI为5-10;带点的柱——相对于基线褪色态ΔYI为10-15。在柱顶端的实心黑色“帽”表明器件具有ΔYI>15。
图5显示的柱状图示出了在密封器件中各种制剂的变暗性能。试验以一式三份进行,并显示了代表性的器件。溶剂沿着X轴指名;沿着左侧Y轴是在提供0.68w/m2波长为340nm紫外光的QSUN氙试验舱中的时间(小时);沿着右侧Y轴是累计能量暴露(MJ/m2)。实心柱——基线暗态的90-100%;带条纹的柱——基线暗态的85-90%;带点的柱——基线暗态的80-85%。柱顶端的实心黑色‘帽’表明器件达到基线暗态的<80%(从氙试验舱取出)。α6.1f(没有盐)8.1a和8.1b的样品直到所指出的暴露为止没有达到失效点。
图6显示了示出图5的相同样品在黄度指数上的变化(delta YI,或ΔYI)的柱状图。实心柱——相对于基线褪色态ΔYI为0-5;带条纹的柱——相对于基线褪色态ΔYI为5-10;带点的柱——相对于基线褪色态ΔYI为10-15。在柱顶端的实心黑色“帽”表明器件具有ΔYI>15。
具体实施方式
部分提供了包含聚合物、盐和具有电致变色和光致变色性质的一种或多种化合物的转换材料。
根据各种实施方式的具有可控的光透射性改变的材料(转换或可转换的材料、组合物、制剂等等),可以用于其中需要滤光片的器件或应用。所述组合物可以作为膜或涂层使用,所述膜或涂层可以施加于表面例如塑料、玻璃、窗、透镜等并改变所述表面的透光率。这样的器件的例子包括滤光片、窗、膜、眼科透镜、光能测定仪、分子传感器、光致变色墨水、涂漆或纤维、可变透射滤光片、光信息存储系统、光电子系统、可逆的全息照相系统、分子开关例如用于基于分子的导线和电路的那些等等。
在一些实施方式中,所述转换材料可以布置在第一基材上,或“夹层”在第一基材和第二基材之间,所述转换材料能够基于施加在紫外和/或可见光范围内的光和施加电压而在亮态和暗态之间转变。所述基材可以是导电的,或包含可以接触所述转换材料的导电涂层或表面。布置在基材上并且与导电涂层或表面接触的转换材料,具有或者没有第二基材,都可以总称为滤光片。所述转换材料可以是液体、凝胶、固体或半固体,并且可以形成为厚度约0.1微米(μm)至约100微米的层(涂层),或其间的任何量或范围,例如从约10微米至约50微米,或从约0.1微米至约10微米,或从约0.5微米至约5微米,或其间的任何量或范围。在一些实施方式中,所述转换材料的层可以是均一的厚度,或基本上均一的厚度,或非均一的厚度。
还部分提供了可转换膜,其包含第一和任选的第二基本透明基材,布置在所述基材的至少一个的表面上的第一和第二电极;和布置在所述第一和任选的第二基材之间并与所述第一和第二电极接触的转换材料。转换材料可以包含一种或多种聚合物、包含一种或多种溶剂的溶剂部分、盐、以及具有电致变色和光致变色性质的化合物。
可转换膜、或包含可转换膜的滤光片或器件,从暗态至褪色态的转换时间可以从约10秒至约5分钟,或其间的任何量或范围。转换时间可以通过改变材料(例如转换材料的层或浇铸板)的厚度、溶剂比例、生色体比例、聚合物的交联度、聚合物的比例、聚合物的组成、交联转换材料的硬度等中的一项或多项而变化。所述可转换膜可以是光学透明的。
还部分提供了包含聚合物、盐和任选的具有电致变色和光致变色性质的一种或多种化合物的组合物。所述组合物在第一温度范围(例如低于约25℃至30℃)下可以基本上为非流动的。当加热到超过第一温度的第二温度范围(例如约50℃至约80℃)时,所述组合物可以具有可涂布的粘度。可涂布的粘度的组合物可以具有充分的表面张力或粘附力,以在卷对卷加工的移动网上可涂布成约0.5至约4密耳的层。所述组合物可以通过模头挤出到基材、移动网上或模具中。所述模头可以是加热到大约所述第二温度范围的热模头。涂布之后,所述组合物冷却到环境温度,或基本上环境温度。所述组合物可以在超过所述第二温度范围(固化温度或固化温度范围)的温度下或所述第二温度范围内是可热交联的。
还部分提供了包含聚合物、盐、牺牲溶剂以及任选的具有电致变色和光致变色性质的一种或多种化合物的组合物。所述包含牺牲溶剂的组合物在第一温度范围内具有可涂布的粘度。
在一些实施方式中,所述组合物可以包含可交联的聚合物。所述聚合物可以是多元醇。所述组合物当交联时,可以被称为热固材料、热固组合物、或可热固组合物(如果交联还未被引发,或是部分交联的)。
通常(并且不希望受理论制约),热固材料可以在固化过程中表现出三种相——粘性液体、凝胶和固体,各有其自己的热机械性质。在凝胶阶段(胶凝点),共价键在所述材料间连接以提供3维网络。在凝胶状态,所述材料如果切割或拉紧的话,可以表现所述网在其拉伸时的拉丝性或变薄。随着所述热固材料继续固化,所述交联如果足够致密并且允许继续到‘固体’相的话,可以妨碍分子运动。
对于根据各种实施方式的转换材料,所述固化材料的基质可以是足够开放的,从而允许分子在所述基质内的运动,允许所述材料内杂化光致变色/电致变色(杂化P/E)化合物在开环和闭环异构体之间转换。可以存在高于提供自支撑膜所常规使用的溶剂部分。
还部分提供了制造包含转换材料的可转换膜的方法,所述方法包括制备包含聚合物、盐以及具有电致变色和光致变色性质的一种或多种化合物的转换材料,在第一基材上涂布所述转换材料的层并将第二基材层压于所述组合物的层。其中所述组合物还包含牺牲溶剂,层压第二基材的步骤之前可以是除去所述牺牲溶剂的步骤。所述牺牲溶剂可以通过气化除去——鼓风、加热、部分真空或其组合。涂布步骤可以包括在所述基材上施加所述组合物层的步骤;所述基材可以是移动网。所述层压步骤可以继之以固化所述可转换材料的步骤。
术语层压、进行层压、或层压作用通常是指多层器件或材料的制造,提供强度、稳定性或其他性质改进的复合材料。在一些实施方式中,所述层可以通过中间层(例如第一和第二基材之间的转换材料层)的粘合性能来固定。在一些实施方式中,转换材料在第一和第二基材之间的‘夹层’可以在施加热、或热和压力(例如在压热器或压机中)、或热以及减压(例如在真空袋中)下,用一个或多个热塑粘合剂层压在玻璃(弯曲或平面)的片(板)之间。热塑粘合剂的例子包括聚乙烯醇缩丁醛、乙烯醋酸乙烯酯或聚氨酯。包括加热以熔化粘合剂层的层压可以称为‘热’层压。热层压可以包括施加额外的压力或减压。热层压可以在约70℃至约150℃的温度或其间的任何量或范围下进行数分钟(约10至约60分钟)至数小时的时间段。在一些实施方式中,热层压可以在至少约90℃、或至少约100℃、或至少约110℃或至少约120℃或至少约130℃的温度下进行。
转换材料:“转换材料”,在本文中提到时,是兼具电致变色和光致变色性质的材料。转换材料当暴露于来自光源的紫外(UV)光或蓝光时,可以变暗(例如达到‘暗态’),并且当暴露于电荷时可以变亮(“褪色”,达到‘亮态”)。这样的转换材料可以另外描述为自动变暗材料。在一些实施方式中,所述转换材料可以在暴露于选定波长的可见(VIS)光时褪色(“光褪色”,“光漂白”),当恢复至变暗状态时没有牺牲电褪色的能力。在一些实施方式中,所述转换材料当暴露于包含从约350nm至约475nm、或其间任何量或范围的波长的光时可以变暗,并且当施加电压时、或当暴露于包含从约500至约700nm波长的光时可以变亮。所述转换材料可以是光学透明的。
所述转换材料可以是热塑性、热固性(未固化的)或热固(固化的)材料。所述转换材料可以是粘弹性材料(“弹性体”)。在转换材料是热固性材料的情况下,它可以通过加热、暴露于紫外光、化学反应、辐射、电子束加工或其组合来固化。
根据各种实施方式的材料、化合物、组合物、制剂等等,可以参考一种或多种性质描述,所述性质例如光稳态、光稳定性、可见光透射(VLT)、光透射率(LTA)、对比度、颜色、溶解度、电化学耐久性、热稳定性、转换电压、转换时间、可制造性、转换动力学、浊度、工作温度、制造条件或方法等等。所述一种或多种性质可涉及化合物,或涉及材料、制剂或组合物的具体材料、制剂、组成或组分。
根据各种实施方式的转换材料的组分、或制造转换材料的组合物包括可交联聚合物、聚合物、盐、交联剂、硬化剂、杂化P/E化合物、促进剂(催化剂)或共溶剂中的一种或多种。
涂布性是指所述组合物施加在移动网上的能力。调节所述组合物的动态粘度和网行进的速率在本领域技术人员的能力范围之内。通常,更粘稠的组合物可以施加于移动较慢的网上,而较不粘稠的组合物可以施加于移动较快的网上。涂层厚度也可以通过操纵组合物粘度和/或网行进速率来调节;施加于移动较慢的网上的更粘稠组合物可以具有比施加于移动较慢的网上的较不粘稠的组合物更大的厚度。
粘度可以通过所述可涂布制剂的一种或多种组分的比例来操控,所述组分包括可交联聚合物、流变改性剂、溶剂、生色体、和/或任选的牺牲溶剂。可涂布制剂的粘度可以通过温度来操控;温度降低可增加粘度,而温度增加可降低粘度。
可以选择交联水平,使得高得足以在需要的温度下提供合适的组合物粘度,但是不会高得形成过于固态的凝胶基质而妨碍分子运动,并且不利地影响褪色动力学。交联度可以影响所述组合物的贮放期、所生成的交联聚合物材料的固化速率或硬度、和/或所述交联转换材料的转换动力学中的一项或多项。交联剂和聚合物的具体浓度可以随着下列的存在而变化:所述交联剂的性质(两个、三个或更多个反应性基团)、所述聚合物的性质(分子量、反应性OH基团的量、等等)、可以与反应性OH基团和/或所述交联剂的反应性基团竞争的制剂组分等。
当溶解在溶剂相中时,所述盐的离子组分分离,并且当施加电时将迁移到所述电极,以在所述电极/电解质界面处形成双电层。所述离子组分的分离部分地影响所述转换材料中的电化学环境,所述环境部分通过存在的溶剂和盐建立。解离常数较高的盐通常将比解离常数较低的盐更容易分离,而介电常数较高或包含高介电常数的组分的溶剂相可以促进这种解离。更有效形成所述双电层可以提供转换材料更快的电化学褪色。
光稳定性也可以受转换材料中组分的影响。各个组分,单独地或组合地,可以具有不同程度的光稳定性(当较长时间暴露于光时,抗降解)。因为一些转换材料可以通过暴露于紫外光的操作而变暗,因此选择表现出更好的光稳定性的转换材料、或转换材料组分可能是有利的。此外,一些组分当暴露于光时可以各具有合适的光稳定性,但是当与一种或多种组分组合时,变得明显容易降解。作为例子,候选溶剂可以与生色体、或生色体和盐组合并且风化。可以通过样品的转换性能——当暴露于紫外光时变暗和当暴露于一部分可见光(例如500-700nm,或来自低压钠灯的光)时褪色——的周期试验,来评价所述样品的光稳定性。图1和2示出了一些溶剂-生色体样品在风化时的相对光稳定性;其他转换材料组分可以用类似的方式个别地或合起来筛选。
制剂可以根据可能需要的性能标准来选择——在有些情况下,例如,根据计划用途,可以选择制剂来达到光稳定性和电褪色速度之间的平衡,或可以选择制剂以突出其一超过另一种。
在一些实施方式中,较高MW的聚合物可能是有用的,形成所述制剂较小的总体部分(以重量计)。在一些实施方式中,较低部分的交联剂可以提供交联较低的材料;交联较低的材料可以在电解质中提供更高的活动性,和生色体的更高活动性;转换材料组分(例如离子,生色体)的更高活动性可以提供更快的电褪色时间。在一些实施方式中,增加转换材料的溶剂部分可以减少褪色时间。在一些实施方式中,增加生色体部分可以增加暗态和褪色态之间的对比度。在一些实施方式中,BF4阴离子作为所述电解质的一部分可以改善光稳定性。在一些实施方式中,TFSI阴离子作为所述电解质的一部分可以减少褪色时间。在一些实施方式中,增加交联剂部分、聚合物部分、或交联剂部分和聚合物部分二者,可以增加转换材料的坚固性(例如固化为膜)。在一些实施方式中,增加转换材料的坚固性可以降低固化期间的流动。在一些实施方式中,聚合物上的一OH基团比例增加可以增加交联量。在一些实施方式中,在电解质中包含解离常数较高的盐(例如TFSI阴离子对BF4阴离子)可以减少褪色时间。在一些实施方式中,通过包含介电常数较高的溶剂组分来增加溶剂相的介电常数可以减少褪色时间;介电常数较高的溶剂组分可以具有从约5至约15或更高的介电常数,或其间的任何量或范围,或从约5或更高,或从约10或更高,或从约15或更高。
聚合物:‘聚合物’(“聚合树脂”,“树脂”)通常是指聚合物或预聚物,或包含聚合物或预聚物的混合物,具有可以在分子内或分子间交联的反应性基团。因此转换材料可以包含一种或多于一种聚合物;所述转换材料可以是热塑性的、或热固材料、或二者的组合(例如部分固化的)。聚合物可以包含均聚物或共聚物;所述共聚物可以是无规、嵌段、交替或周期性(periodic)共聚物,等等。聚合物可以包含线性、分支、或树枝状聚合物。聚合物可以具有适合于交联的任何侧基;在一些实施方式中,所述聚合物是多元醇。包含-OH侧基的聚合物(多元醇)的例子包括乙烯乙烯醇共聚物、聚乙烯醇(PVOH,PVAl)、聚乙烯醇缩醛、甘油丙氧基化物-嵌段-乙氧基化物、聚(环氧乙烷)(PEO)、部分水解的乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、一些含氟聚合物(例如WO 2011/121078中描述的那些)等等。所述聚合物或多元醇可以是在转换材料的溶剂部分中可溶的。通常,在合适的反应条件下与交联剂合并的多元醇可以交联两个醇基;交联可以在分子间或内。包含较高比例的-OH基团(例如%醇亚单位)的聚合物可以比具有较低比例的-OH含量的聚合物表现出更高的交联度。为了获得粘度和/或厚度相似的可转换材料,较高分子量的聚合物的使用比例可以比较低分子量的聚合物低。因此,选择较高分子量的聚合物,其在转换材料中的使用比例可以低于组成相似(%-OH基团)的聚合物;使用较低比例的聚合物(和/或其他组分)可以允许溶剂或离子介质或其他组分的比例更高,从而提供操控转换速度、在褪色态或暗态中的光透射性、贮放期、对于不同的涂层、混合、用途或存储应用的适应性等等的手段。作为例子,所述转换材料中更高比例的溶剂或离子物质或二者可以增加转换速度。
聚乙烯醇缩醛可以通过聚乙烯醇和与一种或多种醛物质根据已知的方法反应而产生。所述聚乙烯醇可以具有任何合适的分子量范围以提供所述聚乙烯醇缩醛聚合物的期望分子量范围。用于产生所述聚乙烯醇缩醛的醛没有具体的限制,并且可以包括甲醛(包括多聚甲醛)、乙醛(包括多聚乙醛)、丙醛(propanal)、丙醛(propionaldehyde)、丁醛、正辛醛、戊醛、己醛、庚醛、2-乙基己醛、环己醛、糠醛、乙二醛、戊二醛、苯甲醛、2-甲基苯甲醛、3-甲基苯甲醛、4-甲基苯甲醛、对羟基苯甲醛、间羟基苯甲醛、苯基乙醛、β-苯基丙醛等等。所述醛可以单独使用,或两种或更多种可以组合使用。在一些实施方式中,所述醛是丁醛,并且所述聚合物是聚乙烯醇缩丁醛(PVB)。
PVB是无规共聚物,并且制备PVB的方法是本领域已知的。PVB可以参考分子量(MW)、醇基百分比(聚乙烯醇含量百分比)、缩醛度(聚乙酸乙烯酯含量百分比)等中的一项或多项描述。改变这些中的一项或多项提供了性质改变的PVB。一些PVB可以具有从约5%至约30%的聚乙烯醇含量,或约5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30%,或其间的任何量或范围。一些PVB可以具有从约0.1%至约10%的聚乙酸乙烯酯含量,或约0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5或10%或其间的任何量或范围。
PVB的以g/mol为单位的分子量(平均值)可以通过本领域已知的若干方法的任一种确定,例如相梯度聚合物洗脱色谱法。一些PVB(交联之前)可以具有从约20000g/mol(20K)至约350000g/mol(350K)的平均分子量,或其间的任何量或范围,或约30000g/mol(30K),约40000g/mol(40K),约50000g/mol(50K),约60000g/mol(60K),约70000g/mol(70K),约80000g/mol(80K),约90000g/mol(90K),约100000g/mol(100K),约125000g/mol(125K),约150000g/mol(150K),约175000g/mol(175K),约200000g/mol(200K),约225000g/mol(225K),或约250000g/mol(250K),或约300000g/mol(300K),或约325000g/mol(325K),或其间的任何量或范围。一种或多种聚合物、或一种或多种PVB可以独立地以约0.5wt%至约25wt%的量存在于组合物或制剂中,或其间的任何量或范围,例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23或24wt%。一些PVB树脂可以具有约18至约21%的-OH基团含量、和/或约1-2%的缩醛含量、和/或约50K至约350K的MW。可以用于组合物或制剂中的PVB树脂的例子在下面表1中陈述。在一些实施方式中,两种或更多种类型的PVB可以在膜中组合。可以针对在溶剂或溶剂混合物中的溶解度、或者它们的组合提供改进或意想不到的性质例如抗流动性、改进的转换速度(当在可转换膜中组合时)、对基材的粘附力、溶剂的保持等的情况,来选择待组合的两种或更多种聚合物,包括一种或多种类型的PVB。
交联剂:在一些实施方式中,所述一种或多种聚合物、或一种或多种多元醇可以交联。交联剂可以包含两个或更多个反应性基团;反应性基团可以独立地是,例如,醛、环氧化物、异氰酸酯、硅烷等等。交联剂可以是在转换材料的溶剂部分中可溶的。交联剂的例子包括醛、异氰酸酯、三聚氰胺、酚醛树脂等等。硬化剂可以与一些交联剂一起使用。醛交联剂的例子包括对苯二甲醛等。环氧化物的例子包括聚丙二醇的二缩水甘油醚(例如,DER736,DER732,二者都出自Dow Chemical)、双酚A二缩水甘油醚(BADGE)、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1,4-环己烷二甲醇二缩水甘油醚、1,2,5,6--二环氧基环辛烷、间苯二酚二缩水甘油醚、三(4-羟基苯基)甲烷三缩水甘油醚或1,2-环己烷二羧酸二缩水甘油酯等等。异氰酸酯交联剂的例子包括芳族和脂族二异氰酸酯;脂族二异氰酸酯的例子包括六亚甲基二异氰酸酯(HMDI)、HMDI的二聚体、三聚体或多聚体(例如DESMODURTMN100、N3300A、N3600,出自Bayer)、异氟尔酮二异氰酸酯、亚甲基二环己基二异氰酸酯、亚二甲苯基二异氰酸酯、环己烷二异氰酸酯、四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯、异丙烯基二甲基苄基异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯等等。芳族二异氰酸酯的例子包括二苯甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、对亚苯基二异氰酸酯、萘二异氰酸酯等等。所述异氰酸酯交联剂可以是封闭型异氰酸酯,例如丙二酸酯、三唑、己内酰胺、亚硫酸酯、酚、酮肟(keotoxime)、吡唑或醇封闭型异氰酸酯。封闭型异氰酸酯在一些实施方式中可能是有利的,因为它可以保持与所述制剂的其他组分不起反应,直到‘去封闭’——封闭型异氰酸酯的去封闭可以通过例如加热所述制剂进行。所述交联剂在组合物或制剂中的存在量可以是约0.01%至约10%,或其间的任何量或范围,例如0.02、0.04、0.06、0.08、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、或9wt%。
硬化剂:环氧化物交联剂可以与硬化剂组合使用。硬化剂(“固化剂”)可以是酸酐,例如MHHPA(甲基六氢邻苯二甲酸酐)、THPA(四氢邻苯二甲酸酐)、MTHPA(甲基四氢邻苯二甲酸酐)、HHPA(六氢邻苯二甲酸酐)、4-MHHPA等等。硬化剂可以是在所述转换材料的溶剂部分中可溶的。所述硬化剂在组合物或制剂中的存在量可以是约0.5%至约10%,或其间的任何量或范围,例如1、2、3、4、5、6、7、8、或9wt%。
促进剂:促进剂可以被另称为‘催化剂’。在一些实施方式中,促进剂可以是路易斯酸或布伦斯特(Bronstead)酸。在一些实施方式中,促进剂可以包含过渡金属。在一些实施方式中,促进剂可以包含有机金属络合物,其中所述金属组分是过渡金属。过渡金属的例子可以包括Mn、Sn、V、Bi、Zn、Co、Zr、Al、Cr、Ti、或Cu等。促进剂可以是在转换材料的溶剂部分中可溶的。可以用于包含环氧化物反应性基团的材料的促进剂例子可以包括AMC-2(Palatinol 711P中的2-乙基己酸铬),ATC-3(AMPAC Fine Chemicals),2-乙基己酸锌(99%,或80%,在矿油精中),AC8(可得自Broadview),CXC1612或CXC1613(KingIndustries),1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(DABCO),HCl,对甲苯磺酸,叔丁醇钾,TyzorZEC(Dorf-Ketal),Tyzor AA75(Dorf-Ketal),四异丙醇钛,氯化铜(II)。可以用于包含异氰酸酯反应性基团的材料的促进剂的例子可以包括二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、二丁基氧化锡、乙酰丙酮化物的过渡金属络合物、辛酸盐、金属螯合物等等。贮放期延长剂(例如2,4戊二酮或“PD”)可以与所述促进剂一起包含在组合物中。在所述交联剂是醛的情况下,所述促进剂可以是布伦斯特酸或路易斯酸。例子包括HCl、对甲苯磺酸、甲磺酸、对甲苯磺酸:吡啶络合物、N-溴琥珀酰亚胺、三氯化铁、三氟甲磺酸铵、1,3-双[3,5-双(三氟甲基)苯基]硫脲、1,3-双[3,5-双(三氟甲基)苯基]硫脲与扁桃酸、硫酸、三氟乙酸、四异丙醇钛、氯化锌、乙酸、氯乙酸、磷酸、马来酸、草酸、对甲苯磺酸:DBU络合物、硝酸铵。在一些实施方式中,所述酸可以选自HCl、对甲苯磺酸、甲磺酸、对甲苯磺酸:吡啶络合物、N-溴琥珀酰亚胺、三氯化铁、三氟甲磺酸铵、1,3-双[3,5-双(三氟甲基)苯基]硫脲、1,3-双[3,5-双(三氟甲基)苯基]硫脲与扁桃酸,和硫酸。促进剂在转换材料、组合物或制剂中的存在量可以是约0.001%至约1%,或其间的任何量或范围,例如,0.002、0.005、0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8或0.9wt%。
其它聚合物:在一些实施方式中,所述转换材料、组合物或制剂还可以包含一种或多种其它聚合物,所述一种或多种其它聚合物可以是可交联的或可以不是可交联的。所述一种或多种其它聚合物可以是流变改性剂。所述一种或多种其它聚合物可以是在转换材料的溶剂部分中可溶的。第二聚合物的例子包括聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA),丁腈橡胶(NBR),聚乙烯吡咯烷酮(PVP),聚偏氟乙烯(PVDF),聚(二甲基硅氧烷)(PDMS),聚(甲基丙烯酸乙酯)(PEMA),羟丙基纤维素,PEG-DMA(聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯),PHEMA(聚(2-甲基丙烯酸羟乙酯)),PlexiglasTM G-UVT丙烯酸类,聚氯丁二烯,聚丁二烯,PDMS-g-PEG(PEG-改性PDMS),PEO(聚环氧乙烷),PEG-MEMA(PEG-甲醚甲基丙烯酸酯),硅氧烷,PDMS,PPGMA(聚(丙二醇),EGDMA(二甲基丙烯酸乙二醇酯),PVDC(聚偏氯乙烯),PVC(聚氯乙烯)、PVDC-PVC,环烯烃共聚物(COC)(APELTM),羧甲基纤维素(CMC),SOLEFTM 21520,SOLEFTM 21508,玉米醇溶蛋白,聚异丁烯-600,聚(乙烯-共-甲基丙烯酸)(SURLYNTM60),聚乙烯-共-(丙烯酸乙酯),丙烯酸乙酯,聚(偏氯乙烯-共-乙烯基氯),聚异戊二烯,聚丁烯,聚(4-苯乙烯磺酸钠),HEMA(甲基丙烯酸羟乙酯),或其组合,或其共聚物。溶胶-胶凝的例子包括基于硅-氧的溶胶-胶凝、基于铝氧化物的溶胶-胶凝、钛氧化物溶胶-胶凝或其组合。在一些实施方式中,所述一种或多种聚合物或溶胶-胶凝的存在量可以从约0.1%至约10%(按重量计)或其间的任何量或范围,例如1、2、3、4、5、6、7、8或9%,或其间的任何量或范围。在一些实施方式中,所述一种或多种聚合物或溶胶-胶凝可以起到流变改性剂的作用。包含流变改性剂可以增加制剂在未固化或部分固化态的粘度,和可以促进所述组合物的操作(例如允许或改善移动网的涂布,允许或改善所述组合物的模塑)。
可转换化合物:在一些实施方式中,所述可转换化合物可以包含,光致变色性质、电致变色性质、或光致变色和电致变色性质二者。在一些实施方式中,所述可转换材料在暗态和褪色态之间的转变可以与温度无关。在一些实施方式中,所述可转换化合物当暴露于包含约420nm或更短波长的光(包括紫外光和一些短波长可见光)时变暗,并当跨第一和第二电极施加电位时和/或当暴露于从约500至约750nm的光时褪色。所述可转换化合物当暴露于约500-550nm的光时可以进一步褪色。可转换化合物可以是在转换材料的溶剂部分中可溶的。在一些实施方式中,所述可转换化合物可以是可转换增塑剂。不希望受理论制约,所述可转换化合物可以埋在所述聚合物基质内并增加所述聚合物的自由体积;这可以提供玻璃化转变温度降低、脆度降低、柔韧性增加和/或耐久性增加。在一些实施方式中,增加可转换化合物的浓度可以降低所述聚合物基质的粘度。在一些实施方式中,所述层的硬度可以随所述层中可转换化合物的浓度增加而降低。在一些实施方式中,所述可转换化合物也可以适合于在夹层内输送电荷。这样的可转换化合物的例子包括杂化光致变色/电致变色(杂化P/E或P/E)化合物。杂化P/E化合物通常是有机的,并包括己三烯类、二芳基乙烯、二噻吩基环戊烯类和俘精酸酐类。氧化所述杂化P/E化合物以在闭环和开环形式之间互换可以通过向包含所述化合物的可转换材料施加电压来诱导,并且可以与外加电压的极性无关。在一些实施方式中,所述杂化P/E化合物可以是阳极物质,亦即,电致变色的颜色改变(电致变色褪色,从暗态到亮态的电致变色转变)主要发生在电致变色膜或器件的阳极。在其他实施方式中,所述杂化P/E化合物可以是阴极物质,其中所述电致变色颜色改变发生在电致变色膜或器件的阴极处。
所述杂化P/E化合物可以是式I的化合物,包括A和B异构体在内。所述化合物各包含两种或更多种异构体,包括开环或开放的异构体(异构体A),和闭环或闭合的异构体(异构体B)。这些化合物可在开放和闭合形式之间可逆地转变。当在本文中使用时,数字或α-数字参考(下标‘A’)表示化合物的开环异构体,而起始数字(primed numeral)或α-数字参考(下标‘B’)表示同一化合物的闭环异构体。
本发明各种实施方式的化合物可以经历催化电化学氧化。电化学条件可以是催化条件,并且本发明各种实施方式的化合物可以经历催化电化学氧化。所选择的二芳基乙烯的催化电致变色已经被证明并在US 7777050中描述。电化学条件可以是催化条件,并且可转换材料从暗态到褪色态的可转换或操作方法可以使用施加催化电荷。催化量的电荷可以是正或负的,并可以从约0到约5伏,或其间的任何量或范围。本发明各种实施方式的一种或多种杂化P/E化合物在可转换材料中的存在量(重量%)可以是约0.05%至约30%,或其间的任何量或范围,例如约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、2324、25、26、27、28或29%。
二芳基乙烯化合物的例子在US 7777055、WO2010/142019和PCT/CA2012/000910中描述,它们全部通过引用并入本文中。
例子包括可在图式1的式1A(开环异构体)和式1B(闭环异构体)或图式23的式VIIA和VIIB之间可逆转变的1,2二芳基环戊烯化合物:
其中
Z是N、O或S;
每个R1独立地选自H、卤素;
卤素是F,Cl,Br,I;
每个R2独立地选自H、卤素、聚合物骨架、烷基或芳基;或者,当两个R2一起时形成-CH=CH-和形成聚合物骨架的一部分;
每个R3独立地选自H、卤素、CO2Y、烷基、烷氧基、硫代烷基、或芳基,和Y独立地选自H、金属、烷基、芳基、-(O-CH2CH2)4-H、或
每个R4独立地选自或芳基;
每个R5独立地选自H、卤素、烷基、烷氧基、硫代烷基或芳基;和X=N、O或S。
在另一种实施方式中,R3和R5是-CH=CH-并联合形成不饱和环,提供可在图式2的式VIIA(开环异构体)和式VIIB(闭环异构体)之间可逆转变的化合物:
其中
Z是N、O或S;
每个R1独立地选自H、卤素;
每个R2独立地选自H、卤素、聚合物骨架、烷基或芳基;或者,当两个R2一起时形成-CH=CH-和形成聚合物骨架的一部分;
每个R6a、R6b和R6c;R7a、R7b和R7c;R8a、R8b,R8c、R8d和R8e;R9a、R9b、R9c、R9d和R9e;R10a、R10b、R10c和R10d可以独立地选自H、卤素、-OH、烷基、烷氧基、醚、甲硅烷基、硫代烷基、芳基或CO2Y,并且Y如本文中所述。烷基可以是1至10个碳,线性或分支的。芳基可以是苯基、噻吩、取代苯基、取代噻吩。每个所述取代芳基可以在1、2、3、4或5位被烷基、醚、-OH、卤素取代。
杂化P/E化合物的例子包括:
溶剂部分:转换材料的电解质组分可以包含溶剂部分。所述溶剂部分可以包含一种或多种溶剂,所述一种或多种溶剂可以另称为增塑剂。在一些实施方式中,所述溶剂可以具有以下一种或多种特征:沸点约150℃或更高,20℃时的蒸气压约0.001mmHg或更低,黄度指数(YI)约6或更低,闪点约80℃或更高,熔点约40℃或更低。所述一种或多种溶剂可以是增塑剂,或起到增塑剂的作用。在一些实施方式中,所述一种或多种溶剂可以具有低介电常数。在一些实施方式中,所述一种或多种溶剂具有5或更高,或约10或更高,或约15或更高的介电常数。
在一些实施方式中,所述一种或多种溶剂当与生色体(5wt%)组合时,表现合适的光稳定性,通过暴露于提供0.68W/m2的340nm波长紫外光的光源或约0.6MJ/m2累积暴露时,在至少250小时的风化中变暗性能为基线的90-100%来显示。在其他实施方式中,所述一种或多种溶剂在至少300、400或500小时的风化中表现出合适的光稳定性。
所述一种或多种溶剂可以选择,以避免HCN或HCl降解产物(例如当在天然或模拟太阳光下测试光稳定性时)和/或避免NH(氨基)官能团、芳族基团、或伯醇基团的一种或多种。在一些实施方式中,所述溶剂不含水,或不含多于2%的水。
溶剂的例子包括三甘醇二甲醚,四甘醇二甲醚,碳酸丙烯酯,碳酸乙烯酯,碳酸1,2-丁二醇酯(BC),Δ-戊内酯,甲酰胺,3-甲基-2-噁唑烷酮,苯酞,四甲基脲,丁内酯,环戊酮,乙二醇苯基醚;二乙二醇单丁醚;琥珀酸二乙酯;戊二酸二甲酯;N-甲基吡咯烷酮(NMP)豆蔻酸乙酯;重质灯油;二乙二醇正丁基醚乙酸酯;Eastman C11酮;己二酸二异丁酯;壬二酸二己酯;马来酸二乙酯;壬二酸二异辛酯;三乙二醇单丁基醚(丁氧基三甘醇);十二碳二酸二异辛酯;2-(2-乙基己氧基)乙醇;三乙酸甘油酯;四亚甲基亚砜;己二酸二丁酯;3-十二烷基七甲基三硅氧烷;癸二酸二乙酯;衣康酸二丁酯;1,4-丁二醇;丁基亚砜;二乙二醇;辛酸辛酯;辛酸己酯;己二酸二异癸酯;二乙二醇单乙醚乙酸酯;1,3/1,4-环己烷二甲醇(CHDM);1-癸醇;2-甲基戊二腈;棕榈酸甲酯;三(丙二醇)丁基醚(DowanolTM TPnB);1-十二烷醇;十四烷;二乙二醇己醚;二辛醚;硬脂酸甲酯;己酸己酯;丁基二甘醇二甲醚;三异戊基胺;双(2-乙基己基)癸二酸酯;1,5-二氰基戊烷;富马酸二异丁酯;2,2,4-三甲基-1.3-戊二醇二苯甲酸酯;聚(乙二醇)单月桂酸酯;树脂酸异辛酯;聚(乙二醇)单油酸酯;六乙基二硅氧烷;聚(乙二醇)二油酸酯;三乙二醇二-2-乙基丁酸酯(TEG DEB);三丁精(丁酸),1,2,3-丙烷三基酯;四亚甲基砜(环丁砜);分子量~250的聚乙二醇二甲醚(PEG-DME 250);双(2-乙基己基)己二酸酯;四乙二醇;六-十甲基七硅氧烷;对苯二甲酸二辛酯;双[2-(2-丁氧基乙氧基)乙基]己二酸酯(BEEA);三乙二醇双(己酸2-乙酯)(TEG BEH);碳酸丙烯酯(PC);三乙二醇单甲醚(甲氧基三甘醇);三乙二醇单乙醚(乙氧基三甘醇);18-冠-醚;1,3-二甲基咪唑啉酮(DMI);聚(乙二醇)双(己酸2-乙酯);1,5-戊二醇;二(乙二醇)二苯甲酸酯;2-乙基己基-(s)-乳酸酯;三丙二醇;二丙二醇;2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯(“Texanol”);三(丙二醇)甲醚(TPM);二(丙二醇)二苯甲酸酯;二丙二醇正丁醚;壬二酸二乙酯;己二酸二甲酯(DMAd),己二酸二乙酯(DEAd),聚(丙二醇)二苯甲酸酯;丙二醇苯基醚;聚(乙二醇)二苯甲酸酯;2-乙基-1,3-己二醇;丙二醇二乙酸酯(PGDA),衣康酸二丁酯(BI),戊二酸二甲酯,二乙基-2-二甲基戊二酸酯,二甲基-2-甲基戊二酸酯(Rhodiasolv IRIS,IRIS,RI);等等。在一些实施方式中,所述溶剂是光学透明的,或基本上光学透明的,并且转换材料或组合物的所述一种或多种盐、流变调节剂、胶凝剂、聚合物、共溶剂、促进剂、硬化剂、环氧化物和其他组分在所述溶剂是可溶的。在一些实施方式中,所述溶剂是路易斯碱。在一些实施方式中,所述溶剂不含氮。在一些实施方式中,所述溶剂不包括内酯基团或内酰胺基团。不希望受到理论制约,可以优选避免含内酯或内酰胺的溶剂,因为它们可以聚合。在一些实施方式中,可以优选避免具有碳-碳双键的溶剂,因为这些分子可以与可能用于操作所述转换材料的紫外光相互作用。
转换材料或组合物的溶剂部分可以占约30%至约95%(按重量计),或其间的任何量或范围,例如30、40、50、60、70、80或90%,或其间的任何量或范围。
盐:转换材料还可以包含盐。盐通常是惰性的,在溶液中具有高离子强度,并且通常包含阳离子和阴离子对。在溶液中,盐可以分离成阳离子和阴离子组分,在所述溶剂部分中形成溶液,所述阳离子和阴离子组分可以迁移到施加电的系统中的负和正电极,所述系统例如包含转换材料的可转换膜以及第一和第二电极。在一些实施方式中,盐通常可以描述为“支持电解质”;掺入一种或多种盐的介质通常可以描述为“离子介质”。在一些实施方式中,所述阳离子、阴离子或阳离子和阴离子可以是有机阳离子或有机阴离子。阳离子的例子包括碱金属(例如Li,Na,K,Cs)离子;有机阳离子的例子包括四烷基铵或四烷基鳞,其中“烷基”可以为从1至10个碳(例如甲基,乙基,丙基,丁基,戊基,己基,苯基等等),例如四甲基铵(TMA)、四乙基铵(TEA)、四丁基铵(TBA)、四甲基鳞(TMP)、四乙基鳞(TEP)、四丁基鳞(TBP)、四苯基鳞(TPP)、三丁基甲基鳞(TMP)等等。阴离子的例子包括卤(F,Cl,Br)离子、高氯酸根(ClO4)、硝酸根(NO3)、硫酸根(SO4);有机阴离子的例子包括,四氟硼酸根(-BF4)、六氟磷酸根(PF6)、三氟甲磺酸根(TFMS)、四苯基硼酸根((C6H5)4B;或“BPh4”)、双(三氟甲磺酰基)酰亚胺(-TFSI)、双(草酸根合)硼酸根(BOB)离子等等。
盐的例子包括NaCl、NaClO4、NaNO3、NaBF4、NaPF6、NaTFMS、NaTPB、KCl、KSO4、KNO3、KBF4、KCF3SO3、KClO4、KPF6、KC6H54B、CsCl、CsClO4、Cs2O4S、CsNO3、CsBF4、CsF6P、CsTFMS、CsTPB、TMACl、TMABF4、TMANO3、TMATFMS、TEABF4、TEACl、TEAClO4、TEASO4、TEANO3、TEAPF6、TEATFMS、TEABF4、TBACl、TBAClO4、TBABF4、TBAPF6、TBABPh4、TBANO3、TBATFMS、TBA-TFSI、TBPBF4、TBPPF6、TPBBPh4、LiTFSI、三氟甲磺酸盐、双(草酸根合)硼酸锂(LiBOB)、高氯酸锂(LiClO4)等等。所述一种或多种盐的存在量可以从约0.05%至约10%(按重量计)或者其间的任何量或范围,例如0.05、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1、2、3、4、5、6、7、8、或9%。
包含一种或多种溶剂的溶剂部分与一种或多种盐一起可以称为电解质,或者转换材料的电解质部分。所述电解质可以构成所述转换材料的流动相并允许所述生色体充分活动性以促进生色体的氧化开环。
牺牲溶剂:组合物中可以包括牺牲溶剂(共溶剂),以赋予所述组合物有利或优选的特性。这样的特性可以包括粘度降低、聚合速率减慢、可涂布性等等。所述转换材料或其组分,可以可溶于所述牺牲溶剂。共溶剂与所述组合物的其他组分相容。共溶剂可以选自甲苯、四氢呋喃(THF)、甲基乙基酮(MEK)、乙酸乙酯等等。组合物可以包含约10%至约75%(按重量计)的共溶剂,或其间的任何量或范围,例如,10、20、30、40、50、60或77%,或其间的任何量或范围。在一些实施方式中,共溶剂在组合物中占从约1、至约1.5、至约2、至约2.5或至约3当量。
另外,转换材料或组合物还可以包含一种或多种其他添加剂,例如染料、紫外光稳定剂、抗氧化剂、表面活性剂、助粘剂、电荷载体、电荷补偿剂等。
增加或降低促进剂、交联剂等的量可以增加或降低贮存期;一些促进剂可以与不同的反应性基团具有不同的反应性,例如,一些促进剂可以与伯一OH基比与仲-OH基更容易相互作用,而其他可以与仲-OH或叔-OH基相对更容易相互作用。在一些实施方式中,可能希望包含封闭型异氰酸酯交联剂。
制备可转换材料和可涂布制剂的方法:
在一些实施方式中,所述转换材料的组分可以用特定的顺序合并、或合并成特定的子组合(‘部分’),所述部分在以后的时点合并。制备第一、第二和/或第三部分对于溶解转换材料的一种或多种组分、防止副反应、或在所述制剂完全或准备好浇铸或涂布之前防止交联(‘固化’)引发,可能是有利的。因此,还部分提供了制造转换材料的方法,所述方法包括以下步骤:提供第一部分,其包含聚合物、任选的杂化P/E化合物、盐和溶剂的第一部分;提供第二部分,其包含任选的硬化剂、交联剂和溶剂的第二部分;提供促进剂和任选的共溶剂;合并所述第一部分和第二部分;以及合并所述第三部分与所述合并的第一和第二部分。在包含封闭型异氰酸酯的情况下,所述可涂布的转换材料的组分可以制备成单一混合物,所述封闭基团防止交联。在包含封闭型异氰酸酯的情况下,制备可转换材料的方法可以包括在进行固化之前去封闭的步骤(例如加热到合适的温度)。
所述转换材料可以是可涂布的(可涂布的转换材料或制剂)。可涂布的转换材料是具有合适的粘度从而以合适的厚度和基本上均一的方式施加于基材上的转换材料。可以如下改变转换材料的粘度:增加或减少牺牲溶剂的量,改变聚合物(不同的量和/或分子质量),增加或降低转换材料的温度,包含流变改性剂等等。在一些实施方式中,所述转换材料不包含牺牲溶剂,并且通过加热所述转换材料和/或利用热模头来涂布而操控粘度。在涂布过程之前或期间部分固化所述转换材料也可以增加施加于移动网或者挤出或注入到模具中或者挤出或施加到基材上的所述转换材料的粘度。固化可以通过降低温度、和/或用共溶剂稀释所述部分固化材料来减慢或停止。增加温度和/或除去所述共溶剂可以随后允许固化进行到完成。所述转换材料可以通过在压力下挤过片状模头而制备成片或层;所述模头可以被加热。
所述转换材料或其一个或多个部分可以经处理除去溶解气体(氧气,空气等等),和/或经处理以除去水,或在氧气降低和/或湿度降低的环境中制备。在一些实施方式中,制造可转换制剂、涂布基材或固化所述膜的一个或多个所述步骤可以在惰性气氛(例如氮气,其中氧气小于100ppm、水小于100ppm、或二者)、湿度降低的气氛(例如约5-15%相对湿度)、或在开放的气氛中进行。在一些实施方式中,制造可涂布制剂、涂布基材和/或固化转换材料的方法可以在湿度降低和/或氧气降低的环境中进行,例如相对湿度小于100ppm,和/或氧气小于100ppm。
转换材料可以利用狭缝模头、刮刀涂布机、卷对卷涂布法、挤出、浸渍、喷洒、旋涂、手工涂抹灯,以合适的厚度涂布到基材的导电涂层上。可以选择合适的涂层厚度,使得一旦共溶剂蒸发(如果存在共溶剂的话),所述转换材料具有希望的厚度,或在所述涂布的转换材料冷却和/或交联之后,最终的层具有希望的厚度。例如,为了得到约50微米的最终厚度,具有共溶剂的转换材料可以以约100至约120微米的层施加于所述基材。第二层基材被层压在所涂布的转换材料的顶部(导电侧与所述转换材料接触)以形成夹层结构。所述层压的‘夹层’可以固化或使其继续固化(如果在所述涂布或层压过程期间开始固化的话)并且如果需要,切割成合适的尺寸。如果需要,可以添加汇流条或其他电接触。
在一些实施方式中,当所述转换材料布置在基材上、或夹在基材之间时,所述转换材料在层压之前、之后或前后是光学透明的(例如表现出浊度小于约5%,小于约4%,小于约3%,小于约2%或小于约1%)。浊度可以利用本领域已知的方法测量,例如按照制造商的说明书使用BYK-Gardner的XL-211浊度计。
第二基材可以层压在所布置的转换材料顶部(以第二基材的导电层与所述转换材料接触),提供可转换的(可变透射率)滤光片。如果需要,所述可转换的滤光片可以切成希望的尺寸或形状,并可以添加电接触(例如汇流条、导线等),以促进向所述转换材料施加电压。所述层压步骤可以在所述转换材料交联或固化步骤之前或之后。所述固化步骤可以包含加热所述转换材料到适合于交联的温度(例如约20℃至约90℃,或其间的任何量或范围)。所述布置步骤可以在过滤所述转换材料步骤之后。
在其他方法中,转换材料、或所述转换材料的一种或多种组分,可以形成为团粒、碎屑或薄片并与所述转换材料的其他组分和/或热塑性材料混合(例如在螺杆式混合器中),并通过模头挤塑以形成一个或多个层或膜。所述混合器、模头和/或挤塑机可以加热。或者,所述挤塑材料可以本身是粒化的,用于供随后与其他材料共混和在第二挤塑机中挤塑以产生可转换的膜,或模塑产生可转换的制品。
基材可以是刚性或柔性的——包含一个或多个柔性基材的滤光片可以是膜的形式,所述膜可以施加于刚性材料,例如窗的窗格玻璃、或透镜。基材可以包括玻璃、塑料或热塑性聚合物。玻璃的例子包括浮法玻璃、钢化玻璃、层压玻璃、有色玻璃、镜玻璃、柔性玻璃(例如Corning的Willow玻璃)、强化玻璃、化学强化玻璃(例如碱性-铝硅酸盐玻璃,Corning的GorillaGlass)、单片玻璃、多层玻璃、安全玻璃、防弹玻璃或“单向”防弹玻璃。热塑性聚合物的例子包括聚酯(PE)、聚碳酸酯、聚酰胺、聚氨酯、聚丙烯腈、聚丙烯酸(例如聚(甲基丙烯酸),包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))、聚烯烃(PO),或者上述任何一种或多种的共聚物或杂聚物,或者上述任何一种或多种与聚(硅氧烷)、聚(磷腈)或乳胶的共聚物或共混物。聚酯的例子包括脂族、半芳族或芳族单体单元的均聚物或共聚物,例如缩聚4-羟基苯甲酸和6-羟基萘-2-羧酸(VECTRANTM)、聚乙烯萘(PEN)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚羟基链烷酸酯(PHA)、聚己二酸乙二醇酯(PEA)、聚己内酯(PCL)、聚乳酸(PLA)、聚羟基乙酸(PGA)等等。聚碳酸酯的例子包括双酚A、聚碳酸酯等等。热塑性聚合物的例子包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等等。所述基材可以具有UV、IR或VIS光阻断特性。基材材料的其他例子包括陶瓷尖晶石或氧氮化铝。
所述基材可以具有均一的或变化的厚度,并且具有任何合适的尺寸。例如,所述基材可以具有从约0.01mm至约10mm的厚度,或其间的任何量或范围,例如0.05、0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10mm,或从约0.012mm至约10mm,或从约0.5mm至10mm,或从约1mm至5mm,或从约0.024mm至约0.6mm,或从约0.051mm(2密耳)至约0.178mm(7密耳)。在一些实施方式中,第一基材的厚度和/或材料与第二基材的厚度和/或材料不同。在一些实施方式中,具有导电层的基材可以是ITO涂层玻璃、或ITO涂层PET。
透明导电层(电极)可以包含,例如,金属、金属合金、金属氧化物、共轭有机聚合物、富碳导电材料和细金属丝网。示例性的导电材料包括氧化铟锡(ITO),掺杂氧化锡,掺杂氧化锌,掺杂氧化镉,氧化氟锡,氧化锑锡,立方氧化锶锗,聚苯胺,石墨烯,富勒烯,碳纳米管,PEDOT(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)),PEDOT:PSS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸酯),和聚吡咯层,以及薄而基本透明的金属层例如金、银、铝和镍合金。向基材施加导电材料以形成合适的导电层和电极的方法是已知的,例如化学沉积、溅射涂布等等。所述导电层可以具有为电极运行而提供足够电导的厚度,并且所述厚度不明显妨碍光的透射。所述导电层的厚度可以从约1纳米至约90微米,或其间的任何量或范围。在一些实施方式中,导电材料可以溶解在合适的溶剂中并且浇铸成层(透明导电层),并且不施加于基材就用于复合滤光片中。
因此,还部分提供了制造可转换膜的方法。提供具有导电涂层的第一基材,并在其上布置可流动的转换材料。所述转换材料可以通过分配装置和分布器在所述导电涂层的表面上均匀布置所述转换材料层而提供。所述分配装置可以是注射器、烧瓶或类似的容器;计划用于连续或半连续处理量的较大体积、或涂布方法可能需要利用储器和泵、合适的喷嘴或出口等等。所述分布器可以是刀或分配棒,其具有经机械加工的边来提供选定厚度的转换材料的均匀分布。在其他实施方式中,所述转换材料可以分配到所述表面上,然后通过辊压机均匀分布。例如,分配和任选分布所述转换材料到所述表面上之后,可以向所述转换材料层施加具有导电涂层的第二基材(以导电涂层接触所述转换材料),并将转换材料和具有涂层的基材的‘夹层’通过辊夹持点之间以将所述夹层压在一起,从而提供滤光片。最终的厚度可以通过辊夹持点的间隙来确定。对于包含共溶剂的转换材料要提供合适的粘度用于涂布,所述共溶剂可以在施加第二基材之前除去(例如蒸发)。对于不包含共溶剂的材料要提供合适的粘度,蒸发步骤不是必需的,并且可以在分配和任选分布所述转换材料之后施加所述第二基材。为了提供合适的粘度用于涂布,所述转换材料(没有共溶剂)可以在施加之前和/或期间加热,利用加热的涂刀或棒、加热的储器、加热的辊夹持点等等。
一旦已经制成所述可转换膜(并且如果需要的话切割成型和添加接触),它可以在两层粘合剂树脂之间和两片玻璃之间层压。有利地,如本文中所述的转换材料和膜可以利用在常规玻璃层压中使用的温度和压力,在具有热熔性粘合剂层的玻璃中层压。所述可转换材料和膜在热层压之后没有表现出浊度增加。玻璃-粘合剂-可转换膜-粘合剂-玻璃夹层可以通过压辊,在升高的温度下在板之间压制(约90℃至约140℃——压力和温度在几个步骤中可以增加和降低),或可以放入袋子(橡胶)中,在约70℃-110℃的温度下初步粘合,同时施加真空除去所述层之间的空气。然后在约120℃-150℃的温度下并在压力(例如在压热器中约0.95至约1.5MPa)下进行第二粘合步骤。
所述第一和/或第二基材可以阻断、或吸收选定范围或波长的光。在一些实施方式中,所述第一和/或第二基材可以用阻断(反射或吸收)选定范围或波长的光的层或涂层处理,或给它们施加所述层。在一些实施方式中,所述光的范围或波长可以在紫外范围。可以应用的紫外阻断膜的例子包括EnergyFilmTM(在WO 2002/018132中描述)和EnerLogicTM(在WO 2009/087575中描述)。在一些实施方式中,所述基材是PET,具有阻断约375nm或更短波长的光的涂层。
在一些实施方式中,所述转换材料或包含所述转换材料的滤光片可以布置在窗格玻璃、或适合用作窗的其他透明材料上,或并入中空玻璃(IGU)、或防风窗或双层玻璃中。制造IGU、窗等以及将滤光片固定至玻璃其他合适的材料的方法描述于例如WO 2010/142019中,构造用于包含滤光片的IGU运行(电褪色)的电系统和/或控制系统的方法也如是。在一些实施方式中,所述转换材料可以引入眼用装置中(例如遮阳板、面罩、护目镜、透镜、眼镜(处方或非处方)等等)。在一些实施方式中,所述转换材料可以用于装配玻璃产品例如建筑装置或交通工具(例如卡车、小汽车、飞机、火车等等)装置。建筑装置可以是外饰面、或建筑物内部,并且可以包括窗、墙壁(例如隔墙,隔板,整个或部分墙,永久或临时墙)、显示器(例如照明信息面板,触摸屏,控制面板)。交通工具装置包括窗、天窗、或其他装配玻璃,包括各种类型的天窗,包括突出式(pop-up)、外滑式、内置式、折叠天窗,全景屋顶系统或可拆卸的屋顶板。交通工具窗包括挡风玻璃、后窗玻璃、侧窗、边窗、为了临时或永久目的分隔交通工具的内部空间的内隔板(可活动的或不可活动的)。电力可以由单独的电池提供,或所述器件可以连接到所述器件的电系统——它可以接线到交通工具或建筑物的电系统中。
套装
还部分提供了制造转换材料的套装,其包括转换材料及其使用说明书。所述套装还可以包含促进剂;所述促进剂可以与所述转换材料的所述一种或多种组分分开包装。所述转换材料可以包含一种或多种聚合物;所述套装还可以包含电解质,或与溶剂组合以提供电解质的盐。
所述套装可以包含用于制造转换材料的转换材料组分,所述组分分成多个部分。套装可以包含:1)第一部分,其包含聚合物、盐和溶剂的第一部分;所述第一部分还可以包含任选的杂化P/E化合物,或所述任选的杂化P/E化合物可以单独提供以与所述第一部分合并;2)第二部分,其包含交联剂、任选的硬化剂和溶剂的第二部分;和3)包含促进剂的第三部分,以及合并所述部分、和/或如果需要的话用于混合和调节粘度以提供可涂布转换材料的条件的说明书。
术语“密耳”在本文中使用时,是指一英寸的1/1000(.001)的长度单位。一(1)密耳为大约25微米;这样的尺寸可以用于描述滤光片或滤光片组件的厚度。本领域技术人员能够将‘密耳’尺寸与微米互换,反之亦然。
“约”当涉及可测值例如量、时间期限等在本文中使用时,是指包括从给定值的±20%或±10%变化,更优选±5%,甚至更优选±1%,和还更优选±0.1%,因为这样的变化对于进行本公开的方法是适当的。
以下非限制性方法和实施例部分说明了实施方式:
一般方法
混合方法
制剂的制备可以在惰性气氛、湿度降低的气氛或开放的气氛中进行。
方法A:在1-1.5当量牺牲溶剂(THF或MEK)中在搅拌(85℃,18-24小时)下合并除了交联剂之外的所有组分。所述制剂冷却到室温,并在涂布之前添加交联剂在溶剂中的溶液,进一步搅拌15分钟。
方法B:通过在搅拌下合并生色体、PVB、盐和溶剂的第一部分,制备第一部分。通过合并交联剂、硬化剂和溶剂的第二部分,制备第二部分。制备第一和第二部分、合并和混合15-24小时(在80℃下转炉)。制备包含牺牲溶剂和促进剂的第三部分(室温下振荡)。合并部分1和2并使其冷却到室温;在涂布之前添加部分3,并在室温下混合~2小时。
方法C:通过在第一小瓶中合并生色体、第一PVB、盐和溶剂的第一部分,制备第一部分。通过在第二小瓶中合并第二PVB、交联剂、硬化剂(如果使用的话)和溶剂的第二部分,制备第二部分。第一和第二部分在80℃下温和混合(转炉)过夜(15-24小时)。让第一小瓶冷却到室温并添加促进剂(第三部分),所述小瓶返回到转炉中再进行2-4小时。合并部分1和2并返回到80℃,所述热制剂转移到注射器中用于涂布。
涂布:基材的涂布可以在惰性气氛、湿度降低的气氛或开放的气氛中进行。共溶剂可以通过蒸发除去。为了涂布,导电涂层涂布的基材(例如ITO-PET)切割成需要的形状,并且包含共溶剂的可涂布制剂利用ChemInstruments EZ涂布机EC-200,用Byk涂布棒涂布(刀涂抹)到第一片ITO涂层PET的导电侧上。利用吹风蒸发所述共溶剂,并将第二层导电涂层基材层压在所述涂层顶部,以导电侧与所述转换材料接触,形成夹层结构。所述膜在室温下静置固化。任选地,所述固化可以继之以在80℃保温约10分钟,或过夜。对于没有共溶剂的组合物,省略所述蒸发步骤。对于具有紫外固化交联剂的组合物,所述涂布制剂在施加第二层基材和导电氧化物之前,通过暴露于紫外光(395nm)固化。
涂布和层压之后,可以超声焊接所述‘夹层’的边缘以提供密封,或用聚异丁烯(PIB)层密封。可以对打算用于电褪色的样品或膜添加电接触。
表1:一些PVB的特性。聚合物组分的初始筛选包括如本文中列出的许多多元醇。测试来自许多供应商包括Aldrich、Solutia和Kuraray的若干PVB。
参考 MW PVOH含量(%) PVA含量(%)
PVB-1 18-28k 18-21 1-4
PVB-2 37-47k 18-21 1-4
PVB-3 50-60k 18-21 1-4
PVB-4 95-105k 18-21 0-4
PVB-5 50-60k 12-16 1-4
PVB-6 250-350k 12-16 6-10
PVB-7 50-60k 24-27 1-4
PVB-8 170-250k 17.5-20 0-2.5
PVB-9 70-100k 18.5-20.5 0-2.5
PVB-10 40-70k 18-20 0-2.5
PVB-11 12-14 1-4
可转换膜的制备和层压:制备根据本文中公开的制剂的转换材料,并任选与共溶剂组合。这种组合物涂布在ITO涂层的PET基材上以提供约1-2密耳的最终厚度,蒸发共溶剂并与ITO涂层的第二PET基材层压和使其在22℃过夜、然后在80℃下一小时完全固化。所述‘夹层’结构切割成需要的尺寸、密封和添加电接触。
玻璃层压:一旦所述可转换膜已经制成,并连上汇流条和任选的电接头,该层可以用粘合剂粘贴到一片玻璃上,或层压在两层粘合剂树脂以及两片玻璃之间。玻璃-粘合剂-可转换膜-粘合剂-玻璃的“夹层结构”放入Carver压机(Carver Inc.Wabash IN)中并在135℃下以~55-90psi压制40分钟,上升和冷却周期约10分钟。
在另一种方法中,所述夹层结构可以放入排空的袋子中,密封以保持真空,并在烘箱中保温,在约70℃-110℃的温度下初始粘合。任选的第二粘合步骤可以在约120℃-140℃的温度下和在压力(例如在压热器中约0.95至约1.5MPa)下进行。
所述层压玻璃的总厚度部分取决于各个层的厚度,通常优选总厚度为约6.3至约6.6mm。如本文中所述的层压玻璃或多层组合物的性能可以利用本领域的标准技术通过导电研究测试,例如,测量VLT、LTA、颜色、浊度、转换速度、光稳定性和/或耐久性。WO2010/142019描述了可以用于评价滤光片性能的方法、设备和技术
光化学变暗和褪色;电化学褪色
层压玻璃或多层组合物暴露于紫外光以变暗所述转换材料,导致所述材料在可见光范围的光透射率降低。然后向所述转换材料施加约2伏的电荷3分钟,引起所述转换材料转换到褪色态。在褪色态中,允许更多的光通过所述转换材料,导致可见光范围内光透射率增加。利用Ocean Optics分光计测量暗态和褪色态二者的VLT或LTA,并可以计算对比度(LTA褪色态/LTA暗态)。
光稳定性:为了光稳定性评价,样品在SGC中制备并在QSUN氙试验舱(Q-Labs)中在0.68W/m2下风化。器件在QSUN上初始变暗1小时并利用Ocean Optics分光计获得初始的暗态透射谱(变暗性能)。每个装置随后利用具有黄光滤光片(400-500nm截止值)的低压钠灯进行光褪色,并获得初始的褪色态透射谱(黄度指数和变暗性能的基线)。器件返回到所述QSUN并且每周两次获取光谱直到失效。当观察到黄度指数距基线的变化(ΔYI)大于15和/或变暗性能相对于基线降低了20%或更高时,器件被认为‘失效’。
烧结玻璃池(SGC)是封闭的玻璃室,在相对的内表面上具有第一和第二电极,所述第一和第二电极彼此电隔离,并且分别与电源连接以向放置在所述装配室的材料施加电压。SGC器件用硝化纤维素和低熔点玻璃粉通过在~500℃烘烤进行密封。注入端口便于将材料放置在所述装配室内,并可以用Teflon塞密封和通过夹具固定就位。
循环伏安法(CV):CV利用三电极装置进行,所述三个电极是2mm Pt盘工作电极、Pt线反电极和Ag/Ag+参比电极。所述三电极装置放入电解质中,并通过以100mV/s的扫描速率扫描从约-1.0伏至+2.0伏的电位窗,获得伏安图。峰值电位利用二茂铁作为内标在每个试验结束时参考。所述Pt盘电极在每个试验之间通过用1um和0.5um金刚石研磨膏抛光然后在蒸馏水中超声处理然后用乙醇清洗和空气干燥,来进行清洁。所有试验在环境温度(25℃)下进行。在CV用于鉴定合适的溶剂情况下,所述电解溶液(溶剂和电解质)在约-1至约1.2V的电位窗中进行背景扫描,没有任何主要氧化还原峰,相对于Ag/Ag+参比电极<2.5μA/mm2
实施例1:可转换制剂——溶剂选择
所述“α2”类制剂包含三甘醇二甲醚作为溶剂组分,TBABF4或TBAPF6作为盐,PMMA或PVB或其组合作为流变调节剂,和5-10wt%的生色体。在所述α2类内选择的制剂例子在WO2010/142019中陈述。所述α2.5制剂是粘稠的转换材料,包含PVB-9(21.9wt%)、三甘醇二甲醚(67.6wt%)、0.5wt%TBABF4和10%生色体。在升高的温度和/或压力下,α2类制剂可以降低粘度,并表现出流动。
在升高的温度下抵抗流动的可转换材料可以用于一些应用。α4.x、5.x和6.x制剂交联以增加在升高的温度和/或压力下的抗流动性。制剂的“α4”组包含PDMS-g-PEG、PMMA(350kDa)、PEG-DMA(750Da)、PEG-MEMA(475Da),三甘醇二甲醚、5-10%生色体、TBABF4和Irgacure 819,并且是UV交联的。α4.2制剂是UV交联的转换材料,包含PDMS-g-PEG(1wt%)、PMMA(350kDa)(7wt%)、PEG-DMA(750Da)(12.45wt%)、PEG-MEMA(475Da)(12.45wt%)、三甘醇二甲醚(56wt%)、10wt%生色体、TBABF4(0.1wt%)和Irgacure 819(1wt%)。简要地,PDMA、盐、三甘醇二甲醚和PMMA在80℃下混合。生色体随后在80℃下在搅拌下添加和溶解在所述预混料中,并且所述混合物冷却至环境温度。PEG-DMA和PEG-MEMA随后在环境温度下在搅拌下添加,最少混合1小时。添加Irgacure 819,在环境温度下搅拌10分钟并涂布所述制剂和用紫外光固化(3min暴露,35mm间隙;RX StarFire 150x20mm发射窗;AC395-1.75W,来自Phoseon Technologies)
α5组制剂在电致变色介质中包含环氧化物交联的PVB,所述电致变色介质包含盐和溶剂。α5.1制剂是转换材料,包含S109(10%)、己二酸二乙酯(DEAd)或己二酸二甲酯(DMAd)(77.6%)、AMC-2(0.8%)、DER736(0.8%)、MHHPS(0.7%)、TBABF4(0.1%)、PVB-9(1%)、PVB-3(9%)。α5.x系列制剂包含Texanol作为溶剂。
溶剂选择:通过评价生色体在所述溶剂中的10%溶液的光稳定性,进行溶剂的初步筛选。在进一步的考虑中排除没有表现出合适的光稳定性的溶剂。
测试确定为具有沸点约150℃或更高、20℃时蒸气压约0.001mmHg或更低、闪点约80℃或更高、熔点约40℃或更低的一项或多项的另外的溶剂与选定的制剂组分的相容性,所述制剂组分-S109(10%);TBABF4(1%);PVB-9(5%);PMMA 350kDa(5%);PEG-DMA 750Da(50%);PEG-MEMA 375Da(50%);Irgacure819(1%);和PDMS-g-PEG(1%)。制剂组分的溶解度和所生成的溶液的光学透明度是最初的评价标准。相容的或合适的溶剂是溶解α2、α4或α5类制剂中至少一种的所有组分并且是光学透明的溶剂。
合适的溶剂进一步评价循环伏安法(CV)性能、以及与S109和S158生色体的光稳定性(PS)。表现出合适的溶解度特性的溶剂利用循环伏安法(CV)进一步筛选。表现出合适的CV特性的溶剂筛选在具有和没有生色体时的光稳定性。用于α2(a2)、α4(a4)或α5(a5)制剂中一种或多种的候选溶剂的溶解度、CV和初始PS筛选的结果在表2中陈述。
表2:溶剂选择——表现出α2、α4和α5组分溶解度、合适的CV特性以及对于S109和S158生色体的合适的PS特性的溶剂。
图1和2分别说明了在S109(5%)存在下具有合适的CV特性的所有溶剂的变暗性能以及黄度指数变化。溶剂沿着X轴指出。按照描述获取完全变暗和完全褪色状态的初始基线,并定期评价样品在达到基线的90-100%、基线的85-90%、基线的80-85%和失效(达到小于基线的80%)时的变暗性能;和黄度指数变化(ΔYI)。样品表示为ΔYI为离基线0至5点,离基线5-10点,离基线10-15点,和失效(超过基线15点)。在表现出最佳变暗性能和ΔYI的溶剂亚组(BEEA,BI,DEAd,DMAd,PGDA,IRIS,Texanol和三甘醇二甲醚)中评价含有S109和S158的溶液的变暗性能和ΔYI。结果显示在图3和4中。
实施例2:可转换PVB制剂的醛交联
Irgacure 819(在α4类制剂中使用的)是在UV暴露时用于聚合物的自由基聚合(UV交联)的光引发剂。研究了替代聚合物交联方法,和不同的聚合物。产生α5类制剂为在没有自由基(UV)固化下交联。产生可转换的醛交联制剂,与两种不同的酸固化比较,并包含‘水清除剂’(原甲酸三乙酯)。制剂在表3中叙述。制剂在湿度降低和氧降低的环境中(充氮或氩的手套箱,大气水小于100ppm和氧小于100ppm)制备并涂布。
表3:醛交联制剂#1至#3
制剂#1 制剂#2 制剂#3
三甘醇二甲醚 84.55 82.93 82.55
PVB-9 5 4.88 5
对苯二甲醛 0.3 0.3 0.3
HC1 0.1 1
对甲苯磺酸 0.05 0.05
S109 10 9.76 10
TBABF4 0.1 0.1 0.1
原甲酸三乙酯 1.95 2
所有量以wt%计。
制剂#1至#3(除了酸——盐酸或pTSA之外)的组分在80℃合并和混合20min,并静置过夜(室温)。所生成的半固体混合物再加热到80℃,并在搅拌下添加所述酸,将所述制剂注入烧结玻璃池(SGC)并在80℃固化24小时。
固化之后,全部三种制剂分别通过暴露于紫外光并施加电压(~2伏),可以从亮态到暗态和从暗态到亮态可逆地互换。
实施例3:环氧化物交联
利用变暗性能和/或ΔYI相对于三甘醇二甲醚表现出改善的溶剂,产生可转换的环氧化物交联PVB制剂。制剂#4至#10的组成在表4中提供。混合和涂布根据混合法A所述进行。
制剂#4不包括促进剂。所述膜在环境气氛中涂布,测定目标是所述未固化的转换材料是否硬的足以层压。蒸发共溶剂(THF)之后,当施加第二层基材时,所述制剂从所述膜侧渗出来。
构成制剂#5,涂布,和蒸发共溶剂。所生成的转换材料如所描述的成功地层压并固化。所生成的‘夹层结构’没有电褪色。
制剂#6在蒸发共溶剂之后提供了10%的总PVB含量,并且在蒸发共溶剂之后是可涂布的和可层压的,并如所描述的固化。所生成的
‘夹层结构’没有电褪色。
制剂#7、8、9和10是可涂布的,并且在蒸发共溶剂之后,如所描述的层压和固化。所生成的‘夹层结构’成功地电褪色。
图5和6显示了α2.5、α4.2制剂和两种α5.1制剂(制剂#8和10)的变暗性能和ΔYI的比较。α2.5-(器件3430)S 10910%,TBABF40.5%,PVB-921.9%,三甘醇二甲醚67.6%。α4.2-(器件3352)S10910%,TBABF40.1%,Irgacure 1%,PEG-DMA 12.45%,PMMA7%,PDMS-g-PEG 1%,PEG-MEMA 12.45%,三甘醇二甲醚56%。具有DEAd的α5.1a-(器件4409)S10910%,己二酸二乙酯77.6%,AMC-20.8%,DER7360.8%,MHHPA 0.7%,TBABF40.1%,PVB-91%,PVB-39%。具有DMAd的α5.1b-(器件4404)S10910%,己二酸二甲酯77.6%,AMC-20.8%,DER7360.8%,MHHPA 0.7%,TBABF40.1%,PVB-91%,PVB-39%。α5.1制剂相对于α2.5和4.2表现出优异的变暗性能;试验在α5.1样品达到失效之前结束。α4.2显出总的说来优异的ΔYI性能,然而发展到超过ΔYI为5的时间相对于任何一种α5.1制剂没有改善。
α6.1f、α7.0、α8.1、α8.1b和α9.1的制剂组分在表8、9和10以及实施例9中提供。
实施例4:环氧化物交联
在较早的研究中,Texanol也表现出合适的变暗性能和ΔYI。制剂如所描述的混合和涂布并通过在50℃保温过夜(15-18小时)而固化——具体的组分在表5中陈述(wt%)。
表5:α5.x制剂
实施例5:环氧化物的比较:测试选择的环氧化物对固化时间的影响和对所生成的膜的性质(透明度,流动,等等)的任何影响。含有56.09wt%Texanol、6.01wt%PVB-8、0.51wt%MHHPA、0.58wt%AMC-2、36.23wt%MEK和0.058%环氧树脂的制剂如所描述的混合和涂布。DER 736用作比较。固化时间在表6中指出。
表6:各种环氧树脂的比较性固化时间(相对于DER736)
环氧树脂 相对于Der 736的固化时间
DER736
1,4-环己烷二甲醇二缩水甘油醚 较慢
1,4-丁二醇二缩水甘油醚 相同
1,7-辛二烯二环氧化物 相同
1,2,5,6-二环氧基环辛烷 相同
没有环氧树脂 较慢
乙二醇二缩水甘油醚 相同
新戊二醇二缩水甘油醚 相同
双酚A二缩水甘油醚 相同
三(4-羟基苯基)甲烷三缩水甘油醚 相同
间苯二酚二缩水甘油醚 相同
固化时间通过剥离试验评价(将相对的基材以相反的方向牵拉并观察可转换材料的行为)——内聚破坏按完全固化记分;未固化的或固化不完全的材料保持与两个基材粘附并且在所述基材分开时拉伸。样品在直至4小时、或直到固化的过程中每30分钟进行评价。
实施例6:促进剂的比较
测试选择的促进剂对固化时间的影响和对所生成的膜的性质(透明度,流动,等等)的任何影响。含有56.09wt%Texanol、6.01wt%PVB-8、0.51wt%MHHPA、0.58wt%DER736、36.23wt%MEK和0.058%促进剂的制剂如所描述的制备和涂布。具有不同促进剂的制剂的固化时间相对于AMC-2在表7中指出。固化时间通过所述的基材剥离试验评价。
表7:各种促进剂的比较性固化时间(相对于AMC-2)。
促进剂 活性金属 固化时间
AMC-2 Cr
ATC-2 Cr 相同
CXC-1613 Zn 相同
TYZOR ZEC Zr 相同
辛酸锌 Zn 相同
在矿物油中的2-乙基己酸铬 Cr 相同
AC-8 未知 相同
实施例7:可转换PVB制剂的异氰酸酯交联
PVB的异氰酸酯交联作为环氧化物体系的替代品评价。制备和测试不同转换化合物(S 109或S 158)和盐的制剂,并浇铸膜和观察在暗态和褪色态之间转换的能力和速率。所述体系的固化在室温下进行。表8列出了异氰酸酯固化制剂的例子。
表8:α6.x制剂。所有量为wt%
无共溶剂的制剂可以用两部分(分开异氰酸酯和促进剂)混合。
实施例8:组合溶剂制剂
研究了包含第二溶剂来增加转换速度。将Texanol(介电常数ε≈2)与具有高介电常数的第二溶剂进行组合可以促进盐的更有效解离,从而增加闭环杂化P/E化合物的电化学氧化速率,导致转化为开环状态。碳酸1,2-丁二醇酯(BC)或δ-戊内酯(VL)(ε>30)以9∶1(w/w)的Texanol:BC或9∶1(w/w)的Texanol:VL混合物(α6.2)掺入α6.2制剂的溶剂部分中并如所述浇铸成膜。与只利用Texanol的α6.x膜(α6.1g)相比,这些混合溶剂膜表现出LTA半衰期降低高达50%(光稳定性降低)。
α6.2包含S109(15wt%)、辛酸锌(0.01wt%)、Desmodur N3600(0.2wt%)、TBATFSI(2wt%)、PVB-8(6wt%)、BC(“α6.2BC”)或VL(“α6.2VL”)(7.68wt%)、Texanol 69.11wt%)。α7.0包含S 109(15wt%)、AMC-2(0.8wt%)、DER 736(0.8wt%)、MHHPA(0.7wt%)、TBA TFSI(2wt%)、PVB-8(7.82wt)%、碳酸1,2-丁二醇酯(7.29wt%)、Texanol(65.59wt%)。图5和6显示出相对于其他制剂的变暗性能和黄度指数变化。
表14提供了各种膜包括具有BC或VL的α6.2的的电褪色动力学的比较。在包含具有较高介电常数的溶剂部分组分时,观察到电褪色动力学的益处。在随后的研究中,VL显示当与催化剂一起加热时(85℃伴混合;0.2wt%辛酸锌,99.8wt%VL)聚合成固体。相比之下,BC(99.8wt%BC,0.2wt%辛酸锌)在混合4天之后粘度没有变化。
实施例9:α8.x和α9.x制剂
Texanol是2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇的异构体的混合物,其中之一是伯醇。制备α8和9制剂以论证没有Texanol的溶剂和聚合物组合。
A 8制剂成功地固化,并且除了制剂8.4d4之外都在升高的温度和/或压力下可层压(表10,14)。对所述制剂的特定改变进行试验,或论证所述膜或各个组分的不同特性。例如,HMDI用Desmodur N3600(HMDI三聚体)代替,PVB-8用PVB-4代替(以利用更可溶的聚合物);PVB-5和PVB-4用PVB-6替换(以使用Mw较高的聚合物);比较具有TFSI和BF4阴离子的盐对光稳定性和电褪色动力学的影响;减少交联剂以改善动力学。
α9制剂(表9)成功地固化并可在升高的温度和/或压力下层压。α8制剂(表10)在惰性气氛(N2手套箱)中或在湿度降低的标准大气压下成功地固化。
表9:α9制剂。所有的量以wt%计。1-1.5当量THF用作所有制剂的共溶剂。GPOx一甘油丙氧基化物-嵌段-乙氧基化物(Mn~4000);SOLEF-SOLEF 21508(Solvay)。α9.1、9.1a和9.1c显示是可层压的,显示了用于α9制剂的交联剂两个范围。
9.1 9.1a 9.1b 9.1c 9.1d
S109
S158 10 10 10 10 10
ZnOct 0.1 0.1 0.01 0.01 0.1
N3600 0.62 0.47 0.62 0.47 0.62
TBATFSI 1 1 1 1
TBABF4 1
SOLEF 10 10 10 10 10
GPOx 5 5 5 5 5
BC 7.33 7.34 7.34 7.35 7.33
RI 65.95 66.09 66.03 66.17 65.95
图5和6显示了代表性的α2.5、α4.2、α5.1、α6、α7、α8和α9制剂的变暗性能和ΔYI的比较。化学交联的制剂(α5.1,5.1b,6.1f,7.0,8.1,8.1b和9.1)表现出相对于α2.5和4.2的优异的变暗性能。α4.2显出总的说来优异的ΔYI性能,然而发展到超过ΔYI为5的时间相对于任何一种α5.1制剂没有改善。在省去Texanol的α8和9制剂中没有观察到光稳定性降低。从α6.1f除去TBATFSI盐导致制剂的变暗性能改善,但是使得所述制剂不是电化学可转换的。含有Rhodiasolv IRIS和TBATFSI盐的α8.1表现出相对于α6.1f的改善的变暗性能并且是电化学可转换的。
实施例10:可转换膜中的PVB组合
制备15 wt%PVB-6和10 wt%PVB-8在具有1当量THF的9:1RI:BC中的储液,并以各种比率组合(根据需要有附加的9∶1 RI/BC溶剂部分)以提供一组PVB/增塑剂混合物用于具有0或5-15wt%PVB-6和0-6wt%PVB-8的试验膜。混合物如所描述的涂布,静置过夜并经受内聚/粘附和坚实性(在手动压力——指尖或钢笔下变形)的剥离试验。结果在表11中显示。证明内聚破坏和记分为‘坚实’的聚合物的组合进一步在具有交联的α制剂中测试(表12)。
表11:增塑剂/聚合物混合物和膜质地。
表12:固化后性能。制剂在1当量THF共溶剂中包含15 wt%生色体(S109)、1 wt%盐(TBATFSI)、0.01 wt%促进剂(ZnOct)、0.28 wt%N3600和68-71 wt%9∶1 RI/BC。
测试在固化后期间显得坚实并且不显示流动的膜的电褪色动力学。样品26明显比样品27或28更快。
实施例11:可转换膜的抗变形性
制备膜,并放入在压板中心有橡胶盘的Carver压机中。所述盘压紧所述膜10秒(在室温下),并检查膜的变形。如果膜显示凹痕、膜组成部分突出、或部分或完全的压环(在橡胶盘压制的地方转换材料被挤压出),所述膜被认为变形。α8.4a膜在施加1000磅力下呈现变形。α6膜直至1600磅力都没有呈现变形;施加1800磅力引起材料迫使向外的环形形变,产生较暗的环(被推出的膜组分)。
实施例12:电褪色动力学
在溶剂部分中包含BC发现减少了膜的褪色时间。BC起初被排除作为候选溶剂是因为它不溶解生色体。令人惊讶地,在溶剂部分中包含BC改善了膜的褪色时间,特别是对于包含RI和BF4阴离子的电解质。所指出的制剂的褪色时间在表13中提供。以TFSI作为阴离子,在电解质中包含BC,电褪色动力学没有重大的改善。在阴离子是BF4的情况下,包含BC确实改善了膜的电褪色时间。对于BF4或TFSI阴离子的任一种,包含BC当与Texanol组合时也改善了电褪色动力学。对于所指出的膜还利用BYK浊度计测量浊度。
表13:可转换膜的厚度和电褪色时间。90-10%PSS-在施加1.8V下膜从PSS最大吸光度的90%褪色到PSS最大吸光度的10%的时间,以秒计
制剂 厚度(密耳) 90-10%PSS
6.1f 1.4 25
6.2BC 1.6 14
6.2VL 1.2 15
5.5a 1.1 122
7.0 1.2 77
8.4a 1.2 15.9
8.4c 1.15 18.5
8.4cl 1.1 19.5
8.3a 1.65 41.0
8.3a* 1.65 46.6
*70.03 wt%RI和3.68 wt%BC以提供19∶1重量比
实施例13:交联度以及对层压和电褪色动力学的影响
制剂α8.4d显示为具有良好的电褪色动力学,并且是可层压的(表10)。减少交联剂的量改善电褪色动力学,但是所生成的膜只在超过0.07wt%交联剂时是可层压的(表14)。不希望受到理论制约,减少交联可以提供更开放的膜基质,促进生色体和离子在其中的运动,但是物理强度相应降低。
表14:α8.4d基制剂,具有不同的交联剂(N3600)量,以及电褪色动力学(1=差,2=尚可,3=好)和层压(“Lam'’)-通过/未通过的响应。
8.4dl 8.4d2 8.4d3 8.4d4 8.4d5 8.4d6
S109 15 15 15 15 15 15
ZnOct 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
N3600 0.28 0.21 0.14 0.07 0.25 0.23
TBATFSI 1 1 1 1 1 1
PVB-8 5 5 5 5 5 5
PVB-6 7 7 7 7 7 7
BC 7.171 7.178 7.185 7.192 7.174 7.176
RI 64.539 64.602 64.665 64.728 64.566 64.584
动力学 1 3 3 3 2 3
Lam 通过 通过 通过 未通过 ND ND
实施例14:PVB负荷量以及对电褪色动力学和浊度的影响
所述制剂中PVB-6的负荷量从7%(8.4c)增加到10%(8.4j)以增加所述转换材料在未固化状态的粘度,从而允许所述转换材料层通过卷对卷涂布机的层压单元中的辊夹持点而不会由于夹持点压力而改变膜厚度。令人惊讶地,通过增加PVB含量和降低溶剂含量没有不利地影响浊度和电褪色动力学。因为电褪色可以通过所述转换材料中分子的扩散而限制速率,所以增加聚合物含量、降低溶剂含量或增加交联度(增加交联剂的量)可以产生其中生色体扩散速率减慢的转换材料,并因此可以预期电褪色动力学减慢。
表15:不同PVB-6含量和膜厚度的膜的电褪色时间和浊度值
其他实施方式
预期本说明书中论述的任何实施方式可以根据任何其他实施方式、方法、组成或方面实施或与之相结合,反之亦然。
本发明已经根据一种或多种实施方式进行了描述。然而,可以在不背离权利要求中限定的本发明范围下进行许多变化和修改,对本领域技术人员而言是显而易见的。这样的修改包括本发明任何方面的已知等同的取代,以便以基本上相同的方式获得相同的结果。数值范围包括限定所述范围的数值在内。在说明书中,单词“包含”用作开放式术语,基本上等于短语“包括但不限于”,并且术语“包括”具有相应的含义。在本文中使用时,单数形式“一个”、“一种”或“所述”包括多个指称物,除非上下文另有明确指示。本文中引用的文献不应该被解释为承认这样的文献是现有技术,也不应该解释为对于所述文献的内容或日期的任何承认。所有出版物通过引用并入本文中,好像每个个别的出版物被具体地和个别地指出通过引用并入本文中并好像在本文中充分阐述一样。本发明包括基本上如上文中描述并参考实施例和附图的所有实施方式和变体。
除非另有定义,本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。

Claims (50)

1.转换材料,其包含:
a.一种或多于一种聚合物;
b.电解质,其包含
i.盐;和
ii.包含一种或多种溶剂的溶剂部分;
c.具有电致变色和光致变色性质的一种或多种化合物,所述化合物均匀分散在整个电解质中;和
d.选自异氰酸酯、环氧化物、醛和硅烷的交联剂;
其中所述转换材料在暴露于紫外光时可从亮态转变成暗态并在施加电压时从暗态转变成亮态;并且
其中所述一种或多于一种聚合物用所述交联剂交联。
2.权利要求1所述的转换材料,其以重量为基准包含:
a.2wt%至15wt%聚合物;
b.0.1wt%至5wt%盐;
c.50wt%至90wt%溶剂部分;
d.2%至15wt%的具有电致变色和光致变色性质的化合物。
3.权利要求1所述的转换材料,其还包含促进剂。
4.权利要求3的转换材料,其中所述促进剂是路易斯酸。
5.权利要求3的转换材料,其中所述促进剂包含过渡金属。
6.权利要求3的转换材料,其中所述促进剂是包含过渡金属的有机金属化合物。
7.权利要求1的转换材料,其中所述一种或多于一种聚合物是多元醇。
8.权利要求1的转换材料,其中所述一种或多种聚合物是聚乙烯醇缩醛。
9.权利要求1的转换材料,其中所述一种或多种聚合物是聚乙烯醇缩丁醛。
10.权利要求1的转换材料,其中所述一种或多种聚合物是聚乙烯醇缩丁醛,其具有以下的一项或多项:分子量从170至250k,聚乙烯醇基团含量从18%至21%,聚乙酸乙烯酯含量从0至2.5%。
11.权利要求1的转换材料,其中所述一种或多种聚合物是聚乙烯醇缩丁醛,其具有以下的一项或多项:聚乙烯醇基团含量从12%至16%,或聚乙酸乙烯酯含量从1%至4%。
12.权利要求1的转换材料,其中所述盐包含TFSI或BF4阴离子。
13.权利要求1的转换材料,其中所述盐包含有机阳离子。
14.权利要求13的转换材料,其中所述有机阳离子是四烷基铵或四烷基鏻阳离子,并且其中烷基包括1至10个碳。
15.权利要求13的转换材料,其中所述有机阳离子是四丁基铵。
16.权利要求1的转换材料,其中所述盐是TBATSFI或TBABF4
17.权利要求1的转换材料,其包含70wt%至90wt%的所述溶剂部分。
18.权利要求1的转换材料,其中所述电解质具有与Ag/AgCl参比电极相比从-1.0V至+1.5V的电位范围。
19.权利要求1的转换材料,其中所述溶剂具有以下一项或多项:
a.沸点150℃或更高;
b.20℃时的蒸气压0.001mmHg或更低;
c.黄度指数6或更低;
d.闪点80℃或更高;和
e.熔点40℃或更低。
20.权利要求1的转换材料,其中所述溶剂,与生色体相组合,在250小时风化之后,黄度指数变化为6或更少。
21.权利要求1的转换材料,其中所述溶剂部分包含2-甲基戊二酸二甲酯、碳酸1,2-丁二醇酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯、琥珀酸二乙酯、己二酸二乙酯、己二酸二甲酯中的一种或多于一种。
22.权利要求1的转换材料,其中所述溶剂部分包含2-甲基戊二酸二甲酯。
23.权利要求1的转换材料,其中所述溶剂部分包含2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯。
24.权利要求1的转换材料,其中所述溶剂部分包含2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯和碳酸1,2-丁二醇酯。
25.权利要求1的转换材料,其中所述溶剂部分以5:1、9:1或19:1的比率包含2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯和碳酸1,2-丁二醇酯。
26.权利要求1的转换材料,其中所述溶剂部分包含2-甲基戊二酸二甲酯和碳酸1,2-丁二醇酯。
27.权利要求1的转换材料,其中所述溶剂部分以5:1、9:1或19:1的比率包含2-甲基戊二酸二甲酯和碳酸1,2-丁二醇酯。
28.权利要求3的转换材料,其中所述交联剂包含一种或多种异氰酸酯基团。
29.权利要求3的转换材料,其中所述交联剂包含六亚甲基二异氰酸酯部分。
30.权利要求1的转换材料,其中所述一种或多种具有电致变色和光致变色性质的化合物是二芳基乙烯。
31.权利要求1的转换材料,其包含:
a.12至15wt%生色体;
b.65至75wt%溶剂部分;
c.1wt%盐;
d.10至13wt%聚合物;
e.0.21至0.42wt%交联剂;
f.0.01至0.02wt%促进剂。
32.权利要求1的转换材料,其包含:
a.12wt%生色体;
b.74wt%溶剂部分;
c.1wt%盐;
d.12wt%聚合物;
e.0.21wt%交联剂;
f.0.01wt%促进剂。
33.制造可转换膜的方法,其包括:
a)制备权利要求1的所述转换材料;
b)在第一基材上施加所述转换材料的层;
c)向所述转换材料层施加第二基材;
d)固化所述转换材料层。
34.制造可转换层压玻璃的方法,所述方法包括:
a)制备权利要求33的所述可转换膜;
b)将所述可转换膜布置在包含至少一层接触所述可转换膜外表面的热熔性粘合剂的组件的未层压的叠层内;
c)加热所述未层压的叠层到90℃至140℃的温度至少30分钟。
35.权利要求34的方法,其中所述未层压的叠层在加热步骤之前经受至少部分真空。
36.权利要求34的方法,其中所述加热步骤还包括施加压力。
37.权利要求36的方法,其中所述压力从50psi至90psi。
38.权利要求34的方法,其中所述热熔性粘合剂是聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯或乙烯醋酸乙烯酯。
39.制造权利要求1的转换材料的方法,所述方法包括:
a.提供第一部分,其包含一种或多于一种聚合物、盐、和所述溶剂部分的第一部分;
b.提供第二部分,其包含交联剂和所述溶剂部分的第二部分;
c.提供包含促进剂的第三部分;
d.合并所述第一部分和第二部分;和
e.合并所述第三部分与所述合并的第一和第二部分。
40.权利要求39的方法,其中所述第一部分包含杂化光致变色/电致变色化合物。
41.权利要求39的方法,其中所述第二部分包含硬化剂。
42.权利要求39的方法,其中所述第三部分包含牺牲溶剂。
43.可转换膜,其包含:
a.第一基本上透明的基材;
b.布置在所述基材的表面上的第一和第二电极;和
c.布置成与所述第一和第二电极接触的权利要求1的所述转换材料。
44.权利要求43的可转换膜,其还包含第二基本上透明的基材。
45.权利要求43的可转换膜,其还包含第二基本上透明的基材,布置在所述第一和所述第二基材之间并且与所述第一和所述第二电极接触的根据权利要求1的所述转换材料。
46.层压玻璃,其包含权利要求43的所述可转换膜。
47.制造可转换膜的方法,所述方法包括以下步骤:
a.提供第一部分,其包含一种或多种聚合物、盐、具有光致变色和电致变色性质的一种或多种化合物、以及溶剂部分的第一部分;
b.提供第二部分,其包含硬化剂、交联剂和所述溶剂部分的第二部分;
c.提供包含促进剂的第三部分;
d.合并所述第一部分和所述第二部分;
e.合并所述第三部分与所述合并的第一和第二部分以提供可涂布的组合物;和
f.向基材施加所述可涂布组合物。
48.权利要求47的方法,其中步骤f)之前是部分固化所述可涂布组合物的步骤。
49.权利要求47的方法,其中所述第二部分还包含第二聚合物。
50.权利要求47的方法,其中所述第三部分包含共溶剂。
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