CN105131489A

CN105131489A - 一种离子传输材料及其制备方法和应用

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Publication number: CN105131489A
Application number: CN201510591161.7A
Authority: CN
Inventors: 李衡均; 余力
Original assignee: SHENZHEN EVER GLORY PHOTOELECTRICITY CO Ltd
Current assignee: SHENZHEN EVER GLORY PHOTOELECTRICITY CO Ltd
Priority date: 2015-09-16
Filing date: 2015-09-16
Publication date: 2015-12-09

Abstract

本发明涉及离子传输材料技术领域，具体为一种离子传输材料及其制备方法和应用。本发明通过由树脂和含有路易斯碱的导电浆料制成离子传输材料，由该离子传输材料制成的离子传输胶膜可用作电致变色器件的离子传输层，使得致电变色器件的封装简单方便，可制作大面积的致电变色器件，解决了现有技术以液态电解质作为离子传输层导致电致变色器件的封装不便的问题。

Description

一种离子传输材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及离子传输材料技术领域，尤其涉及一种离子传输材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着国民经济和现代科学技术的发展，节能和环保受到了人们越来越多的关注。在不断增大的社会总能耗中，建筑能耗占有较大的比重。我国建筑能耗已占全社会总能耗的27.6％，且呈逐年上升的趋势。因此，建筑节能已成为我国经济发展的一项长期的战略方针。夹层安全玻璃以其安全、隔音、隔热、抗紫外线等优异的性能被广泛应用于建筑业，其优异的隔热性能主要得益于夹层玻璃中间的聚合物材料的导热系数比普通玻璃的导热系数低得多，在热流的传递过程中对热流的阻碍作用较大。目前，夹层玻璃中的中间夹膜主要以PVB、EVA、TPU、SGP为主，但单用这些中间夹膜做出来的夹层玻璃与传统的LOE-E中空玻璃相比，隔热性能较差，因此技术人员开始研究具有优良隔热性能的中间夹膜。中国专利201210106417.7和201410353896.1以EVA作为基材，制备出对紫外线和红外线屏蔽较高，而且使得可见光透过率高的功能隔热EVA胶膜。中国专利201110312122.0利用少量有机溶剂将少量PVB溶解，再加入适量ITO粉，用球磨机反复碾磨形成纳米乳液，再与增塑剂按一定比例加到PVB树脂粉中，在挤出机中塑化通过模具成膜而得到一种隔热PVB膜片。虽然夹层玻璃应用这些中间夹膜能很好的解决建筑节能的问题，但是这些夹层玻璃的光学性能是固定不变的。市场上作为吸收和反射可调节的、近红外区能量可控的“灵巧窗”在建筑行业具有十分诱人的应用前景，急需一种能在外加电场下颜色及透光率等光学参数能发生可逆变化的玻璃，即电致变色玻璃。

电致变色材料是指在外加电流或电场的作用下，材料的光学性能(透射率、反射率、吸收率和发射率等)在可见光波长范围内产生稳定的可逆变化，可以广泛应用于能源、信息、电子、建筑等各个方面。电致变色玻璃是以玻璃或亚克力玻璃作为基底材料，依次镀上透明导电层、电致变色层、离子传输层、离子存储层和透明导电层。在早期研究中，主要是采用液态电解质作为电致变色器件的离子传输层，这样会给电致变色器件的封装带来极大的不便，而且也不利于大面积显示。

发明内容

本发明针对现有的电致变色器件只能采用液态电解质作为离子传输层，导致电致变色器件的封装困难，不利于大面积显示的问题，提供一种离子传输材料，以及该种离子传输材料的制备方法和应用。

一种离子传输材料，由导电浆料和树脂按任意比例混合均匀制成，所述导电浆料包括有机溶剂(增塑剂)和含碱金属的路易斯碱，所述含碱金属的路易斯碱的质量为有机溶剂(增塑剂)的质量的5-50％。

优选的，所述导电浆料还包括纳米粉体，纳米粉体的质量为有机溶剂的质量的5-20％，所述纳米粉体为纳米ITO、纳米ATO、纳米AZO、纳米ZnO和纳米Cu中的任一种。

优选的，所述导电浆料还包括偶联剂，所述偶联剂的质量为导电浆料的质量的0.76-25.8％。

优选的，所述导电浆料还包括交联剂，所述交联剂的质量为导电浆料的质量的0.4-25.8％。

优选的，所述导电浆料还包括紫外线吸收剂，所述紫外线吸收剂的质量为导电浆料的质量的0.1-12.9％。

优选的，所述有机溶剂(增塑剂)为聚乙二醇、乙二醇、无水丙烯碳酸酯、三甘醇二异辛酸酯中的任一种。

优选的，所述含碱金属的路易斯碱为碘化钠、高氯酸锂、高氯酸钠和高氯酸钾中的任一种。

优选的，所述树脂为EVA树脂，所述有机溶剂(增塑剂)的质量为EVA树脂的质量的0.5-2％。

优选的，所述树脂为PVB树脂，所述有机溶剂(增塑剂)的质量为PVB树脂的质量的20-45％。

优选的，所述树脂为PMMA树脂，所述有机溶剂(增塑剂)的质量为PMMA树脂的质量的1.56-2.5倍。

以上所述的离子传输材料的制备方法，包括以下步骤：首先，将组成导电浆料的各组分混合均匀；然后，将导电浆料加入到树脂中，搅拌混合物至混合物呈凝胶状态，得到离子传输材料。

以上所述的离子传输材料的应用，将所述的离子传输材料制成胶膜，得到离子传输胶膜。

优选的，所述离子传输胶膜的厚度为0.2-0.38mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过由树脂和含有路易斯碱的导电浆料制成离子传输材料，由该离子传输材料制成的离子传输胶膜可用作电致变色器件的离子传输层，使得电致变色器件的封装简单方便，可制作大面积的电致变色器件，解决了现有技术以液态电解质作为离子传输层导致电致变色器件的封装不便的问题。

附图说明

图1为实施例1中电致变色夹胶玻璃的结构示意图；

图2为实施例1中电致变色夹胶玻璃的紫外-可见-近红外光谱的透射比曲线图；

图3为实施例1中电致变色夹胶玻璃的紫外-可见-近红外光谱的反射比曲线图；

图4为实施例1中电致变色夹胶玻璃的远红外光谱的反射比曲线图。

具体实施方式

为了更充分的理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步介绍和说明。

实施例1

本实施例提供一种离子传输材料以及该种离子传输材料的制备方法，并且还提供了应用该种离子传输材料制备离子传输胶膜的方法。

依次称好16gKH-570(偶联剂)，16gTBEC(交联剂，兰州助剂厂)，8gOP-356(紫外线吸收剂，永光化学)以及20gPEG(聚乙二醇)和2g高氯酸锂，将各物质混合均匀，得导电浆料。

准确称取2000gEVA树脂(日本三井，VA:33，MI:30g/10min)并置于混料机中，然后将导电浆料加入到装有EVA树脂的混料机中并搅拌均匀，得到离子传输材料。

将离子传输材料平铺到平板硫化机中制膜，控制热压温度为140℃，胶膜厚度为0.25mm，制得离子传输胶膜。

以本实施例制备的离子传输胶膜作为电致变色夹胶玻璃中离子传输层，制作具有热反射功能的电致变色夹胶玻璃，电致变色夹胶玻璃的预叠结构由上往下包括以下几层：5mm的钢化玻璃、0.38mm的纳米隔热EVA胶膜、188μm的PET膜、50nm的ITO镀层、300nm的氧化钼镀层、0.25mm的离子传输胶膜、300nm的三氧化钨镀层、50nm的ITO镀层、188μm的PET膜、0.38mm的纳米隔热EVA胶膜、5mm的钢化玻璃。将预叠结构置于-0.08MPa，135℃的夹胶炉中保持35min，制得具有热反射功能的电致变色夹胶玻璃，如图1所示。图1中，1为钢化玻璃、2为纳米隔热EVA胶膜、3为PET膜、4为ITO镀层、5为氧化钼镀层、6为离子传输胶膜、7为三氧化钨镀层、8为ITO镀层、9为PET膜、10为纳米隔热EVA胶膜、11为钢化玻璃。

测试上述电致变色夹胶玻璃在紫外-可见-近红外光谱的透射比曲线，如图2所示；测试电致变色夹胶玻璃的两面在紫外-可见-近红外光谱的反射比曲线，如图3所示；测试电致变色夹胶玻璃的两面在远红外光谱的反射比曲线，如图4所示。图3和图4中，“1”表示电致变色夹胶玻璃的第一面(室外侧)的反射比曲线，“2”表示电致变色夹胶玻璃的第二面(室内侧)的反射比曲线。

实施例2

依次称好16gKH-570(偶联剂)，16gTBEC(交联剂，兰州助剂厂)，8gOP-356(紫外线吸收剂，永光化学)以及20g乙二醇和4g高氯酸锂，将各物质混合均匀，得导电浆料。

将离子传输材料加入到单螺杆挤出机中，控制螺杆温度为80℃，模头温度为90℃，胶膜厚度为0.38mm，流延成膜，制得离子传输胶膜。

实施例3

依次称好16gKH-560(偶联剂)，16gCQ-335(交联剂，兰州助剂厂)，8gOP-356(紫外线吸收剂，永光化学)以及20gPC(无水丙烯碳酸酯)和8g高氯酸钾，将各物质混合均匀，得导电浆料。

实施例4

准确称取30gEVA(日本三井，VA:33，MI:30g/10min)树脂于500ml三口圆底烧瓶中，向烧瓶中加入150ml甲苯，控制加热温度为140℃，冷凝回流60min，得到EVA高粘胶。

称取5g高氯酸锂溶解在60g乙二醇中，向混合液中依次加入0.5gKH-570(偶联剂)、0.3gTAEC(交联剂，兰州助剂厂生产)和0.1gEVERSORB80(紫外线吸收剂，台湾永光化学生产)，将各物质搅拌均匀，得到导电浆料。

将导电浆料加入到上述的EVA高粘胶中，采用机械搅拌机搅拌30min，控制转速为120rmp，至混合物呈凝胶状态时停止搅拌，得到离子传输材料。

将离子传输材料涂覆在基材上(如EVA胶膜等)，形成的膜层为离子传输胶膜，可作为电致变色器件的离子传输层使用。

实施例5

依次称好800g3GO(三甘醇二异辛酸酯)和16g高氯酸锂，将3GO与高氯酸锂混合均匀，得导电浆料。

准确称取2000gPVB树脂并置于混料机中，然后将导电浆料加入到上述装有PVB树脂的混料机中搅拌均匀，密封塑化6小时，得到离子传输材料。

将离子传输材料平铺到平板硫化机中制膜，控制热压温度为140℃，胶膜厚度为0.38mm，制得离子传输胶膜。

实施例6

依次称好600g3GO(三甘醇二异辛酸酯)和30g高氯酸锂，将3GO与高氯酸锂混合均匀，得导电浆料。

将离子传输材料加入到单螺杆挤出机中，依次经过挤出、冷却、成型和收卷，制得厚度为0.38mm的离子传输胶膜。

实施例7

将高氯酸锂置于120℃下干燥12h，将PMMA塑料颗粒(分子量为35000)置于80℃下干燥12h，备用。

称取30g纳米ITO(纳米氧化铟锡，二次团聚粒径为55nm)于200ml烧杯中，向烧杯中加入120g乙酸乙酯和10gEFKA-4310(分散剂)，超声波分散12min，然后将混合物转移到行星球磨机中，控制转速为220rmp，球磨时间为16小时，得到粒径为35nm的纳米ITO浆料。

称取48g上述已干燥处理的高氯酸锂并将其溶于300g的PC(无水丙烯碳酸酯)中，搅拌均匀，得导电浆料。向导电浆料中加入120g上述已干燥处理的PMMA塑料，在130℃下冷凝回流并搅拌至混合物形成均一的粘稠状液体。

取100g上述的粘稠状液体，并向粘稠状液体中加入50g纳米ITO浆料，利用机械搅拌机将混合物搅拌均匀，得到离子传输材料。

将离子传输材料涂覆在基材上(如PET胶膜等)，形成的膜层为离子传输胶膜，可作为电致变色器件的离子传输层使用。

实施例8

将高氯酸锂置于120℃下干燥12h，将PMMA塑料颗粒(分子量为8000)置于80℃下干燥12h，备用。

称取30g纳米铜粉(二次团聚粒径为80nm)于200ml烧杯中，向烧杯中加入100g甲基异丁基酮(MIBK)、50gPC(无水丙烯碳酸酯)和10gEFKA-4310(分散剂)，超声波分散12min，然后将混合物转移到行星球磨机中，控制转速为250rmp，球磨时间为18小时，得到粒径为45nm的纳米铜浆料。

称取50g上述已干燥处理的高氯酸锂并将其溶于250g的PC(无水丙烯碳酸酯)中，搅拌均匀，得导电浆料。向导电浆料中加入160g上述已干燥处理的PMMA塑料，在130℃冷凝回流搅拌至混合物形成均一的粘稠状液体。

取100g上述的粘稠状液体，并向粘稠状液体中加入30g纳米铜浆料，利用机械搅拌机将混合物搅拌均匀，得到离子传输材料。

实施例9

依次称好16gKH-570(偶联剂)，16gTBEC(交联剂，兰州助剂厂)，8gOP-356(紫外线吸收剂，永光化学)，20gPEG(聚乙二醇)，1g纳米ATO和2g高氯酸锂，将各物质混合均匀，得导电浆料。

将离子传输材料平铺到平板硫化机中制膜，控制热压温度为140℃，胶膜厚度为0.2mm，制得离子传输胶膜。

实施例10

依次称好16gKH-570(偶联剂)，16gTBEC(交联剂，兰州助剂厂)，8gOP-356(紫外线吸收剂，永光化学)，20gPEG(聚乙二醇)，4g纳米ATO(纳米氧化锡锑)和2g高氯酸锂，将各物质混合均匀，得导电浆料。

实施例11

依次称好16gKH-570(偶联剂)，16gTBEC(交联剂，兰州助剂厂)，8gOP-356(紫外线吸收剂，永光化学)，20gPEG(聚乙二醇)，3g纳米AZO(纳米Al掺杂纳米ZnO，Al的物质的量为ZnO物质的量的5％)和2g高氯酸锂，将各物质混合均匀，得导电浆料。

实施例12

依次称好16gKH-570(偶联剂)，16gTBEC(交联剂，兰州助剂厂)，8gOP-356(紫外线吸收剂，永光化学)，20gPEG(聚乙二醇)，3g纳米ZnO和2g高氯酸锂，将各物质混合均匀，得导电浆料。

在其它实施方案中，所述的树脂为EVA树脂时，所用有机溶剂的质量还可以是EVA树脂的质量的0.5-2％。所述的树脂为PVB树脂时，所用有机溶剂的质量还可以是PVB树脂的质量的20-45％。所述的树脂为PMMA树脂时，所用有机溶剂的质量还可以是PMMA树脂的质量的1.56-2.5倍。

在其它实施方案中，导电浆料中所用的纳米AZO中纳米Al的掺杂量还可以是纳米ZnO的物质的量的1-10％。

以上所述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。

Claims

1.一种离子传输材料，其特征在于，由导电浆料和树脂按任意比例混合均匀制成，所述导电浆料包括有机溶剂和含碱金属的路易斯碱，所述含碱金属的路易斯碱的质量为有机溶剂质量的5-50％。

2.根据权利要求1所述的离子传输材料，其特征在于，所述导电浆料还包括纳米粉体，纳米粉体的质量为有机溶剂的质量的5-20％，所述纳米粉体为纳米ITO、纳米ATO、纳米AZO、纳米ZnO和纳米Cu中的任一种。

3.根据权利要求1或2所述的离子传输材料，其特征在于，所述导电浆料还包括偶联剂，所述偶联剂的质量为导电浆料的质量的0.76-25.8％。

4.根据权利要求3所述的离子传输材料，其特征在于，所述导电浆料还包括交联剂，所述交联剂的质量为导电浆料的质量的0.4-25.8％。

5.根据权利要求4所述的离子传输材料，其特征在于，所述导电浆料还包括紫外线吸收剂，所述紫外线吸收剂的质量为导电浆料的质量的0.1-12.9％。

6.根据权利要求1或2所述的离子传输材料，其特征在于，所述树脂为EVA树脂，所述有机溶剂的质量为EVA树脂的质量的0.5-2％。

7.根据权利要求1或2所述的离子传输材料，其特征在于，所述树脂为PVB树脂，所述有机溶剂的质量为PVB树脂的质量的20-45％。

8.根据权利要求1或2所述的离子传输材料，其特征在于，所述树脂为PMMA树脂，所述有机溶剂的质量为PMMA树脂的质量的1.56-2.5倍。

9.一种如权利要求1所述的离子传输材料的制备方法，包括以下步骤：首先，将组成导电浆料的各组分混合均匀；然后，将导电浆料加入到树脂中，搅拌均匀后得到离子传输材料。

10.一种如权利要求1所述的离子传输材料的应用，将所述的离子传输材料制成胶膜，得到离子传输胶膜。