CN107473607A - 一种夹胶式电致变色玻璃、制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种夹胶式电致变色玻璃，包括透明层、电致变色玻璃层以及将透明层与电致变色玻璃层粘结固定的透明胶膜；所述透明层为普通玻璃层、透明的亚克力板、PC板、ABS板；所述透明胶膜选自PVB膜、EVA膜、SGP膜或PU膜的一种或几种。本发明还提供了一种上述夹胶式电致变色玻璃的制备方法和应用。采用本发明的技术方案的有益效果是：结构简单，安全破裂，抗震入侵、能有效保护电致变色玻璃。同时，电致变色玻璃能调制光密度，吸收太阳辐射，节省空调用电量。可广泛使用在防眩光后视镜、车窗、建筑领域。电致变色玻璃能调制光密度，吸收太阳辐射，节省空调用电量。

Description

一种夹胶式电致变色玻璃、制备方法及其应用
技术领域
本发明属于涉及节能玻璃技术领域，具体是涉及一种夹胶式电致变色玻璃、制备方法及其应用。
背景技术
夹胶玻璃是一种在两片或多片玻璃之间夹以粘结材料粘结在一起然后经过高温高压制成的高级安全玻璃。粘结材料一般选择PVB(聚乙烯醇缩丁醛)、EVA(乙烯基醋酸聚合物)中间膜、SGP膜或PU膜中的一种或几种。粘结材料具有透明，耐光、耐水、成膜和抗冲性能，对玻璃、金属、木材、陶瓷、皮革、纤维等材料有较好的粘接性能。而所使用的玻璃根据应用需求的不同，可以选择钠钙玻璃、硼硅玻璃、超硬玻璃、防火玻璃、钢化玻璃等。
电致变色玻璃是一种新型的智能玻璃，由玻璃上依次沉积底层透明导电层、电致变色层、离子传导层、离子存储层以及顶层透明导电层所构成，其中离子存储层使用阳极电致变色材料又被称为辅助变色层或阳极电致变色层。在电场作用下，离子存储层的离子经由离子传导层进入电致变色层，底层透明导电层的电子同时注入到电致变色层，离子与电子的双注入改变电致变色层内部结构，发生氧化反应，引发光学透过率从透明到深色的大幅度着色；加上反向电场，离子会离开电致变色层经由离子传导层回到离子存储层，电致变色层内部结构恢复原状，发生还原反应，从而实现光学透过率从深色到透明的大幅度褪色。
电致变色玻璃中功能膜层使用的是全固态的无机材料，本身具备很多优越性能，包括成本低廉、易制备、结构稳定、抗电磁辐射等优点，但是如长时间暴露在空气中使用，材料会受到空气中水汽等酸性侵蚀，使用寿会大幅度降低。部分使用PVB胶掺入离子制备成锂胶将一片分镀有透明导电层的玻璃和镀有透明导电层、电致变色层的玻璃贴合在一起，这种器件结构看似夹胶类型玻璃，但其使用的胶本身既作为离子导体和离子存储层功能膜层，又作为夹胶贴合膜层，在实际生产过程中不仅锂胶制备工艺复杂，良率低，成本高，而且在循环使用过程中会出现气泡、起雾等缺陷，影响使用。常规的封装方式为中空封装玻璃，中空封装后的电致变色玻璃能够很好的保护器件功能膜层，但其本身结构决定产品厚度较厚一般都在20mm以上，且中空两侧玻璃分散距离较远，为了安全承重，玻璃一般很厚重，在实际应用中与节能减重使用目标不符。
发明内容
本发明提供了一种夹胶式电致变色玻璃，其采用将普通玻璃或者明的亚克力板、PC板、ABS板与电致变色玻璃相结合，大大提高了玻璃本身的安全性；同时采用单纯具有粘结固定功能的透明胶膜材料，胶膜本身不参与电致变色反应，不会产生气泡影响使用，提高了使用寿命。
本发明还提供了一种夹胶式电致变色玻璃的制备方法，与现有双面贴合电致变色玻璃、中空电致变色玻璃相比，制备工艺简单，节约成本的同时保证了使用寿命。
本发明同时还提供了一种夹胶式电致变色玻璃的作为后视镜的应用，与常规后视镜相比，本发明的后视镜能够增强防炫光的作用。
本发明还提供了一种夹胶式电致变色玻璃的作为天窗玻璃的应用，利用该天窗玻璃能调制光密度，吸收太阳辐射，节省空调用电量。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种夹胶式电致变色玻璃，，包括透明层、电致变色玻璃层以及将透明层与电致变色玻璃层粘结固定的透明胶膜；所述透明层为普通玻璃层、透明的亚克力板、PC板、ABS板；所述透明胶膜选自PVB(聚乙烯醇缩丁醛)膜、EVA(乙烯基醋酸聚合物)膜、SGP膜或PU膜的一种或几种。
本发明中，所述透明层起到普通玻璃功能的同时，还具有保护电致变色玻璃的功能。
本发明中，所述的透明胶膜内还包括增粘树脂、抗氧剂、光稳定剂、偶联剂、交联剂、硬脂酸、抗静电剂、紫外吸收剂的一种或几种，各成分添加量占透明胶膜总重量的0.1％～1％。实际制备时，可直接将增粘树脂、抗氧剂、光稳定剂、偶联剂、交联剂、硬脂酸、抗静电剂、紫外吸收剂等等中的一种或多种与透明胶膜共聚物中混合均匀得到。作为进一步优选，所述的透明胶膜中还包括抗氧剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、偶联剂、交联剂。
本发明中，所述普通玻璃层可以选择钠钙玻璃、硼硅玻璃、超硬玻璃、防火玻璃、钢化玻璃等。也可以选择增透减反、增反、补充调色等等的镀膜玻璃等。
本发明中，作为优选，所述透明胶膜为厚度为0.1～5mm的PVB(聚乙烯醇缩丁醛)、EVA(乙烯基醋酸聚合物)中间膜、SGP膜或PU膜的一种或几种。
本发明中，作为优选，所述透明层为厚度为0.1mm～6mm的钠钙玻璃、硼硅玻璃、超硬玻璃、防火玻璃、钢化玻璃，透明的亚克力板PMMA，PC板，ABS板等。进一步的，第一普通玻璃选择镀膜功能玻璃，增透减反玻璃、反光膜玻璃、不同颜色的镀膜玻璃、电致变色玻璃中的一种。
本发明中，所述电致变色玻璃层为依次沉积的五层结构，分别为：底层透明导电层、电致变色层、离子传导层、离子存储层、顶层透明导电层。
本发明中，作为另外一种优选的方案，所述电致变色玻璃层为依次沉积的四层结构，分别为：底层透明导电层、电致变色层、离子存储层、顶层透明导电层，其中离子存储层为完全锂化离子存储层。采用该方案，省去了沉积生长离子传导层的工序，制作时，可以直接对沉淀后的离子存储层进行离子化，使得离子化的离子存储层在与电致变色层的界面，扩散一层厚30nm左右(一般为10～50nm)的具有离子传导作用的离子传导层。
进一步的，所述电致变色玻璃层中，底层透明导电层的厚度为100-1000nm，电致变色层的厚度为100-800nm，离子存储层的厚度为50-350nm，下透明导电层为100-1000nm。其中，离子化后形成的离子传导层的厚度为10-50nm。
作为优选，所述电致变色玻璃层各层均可选用选优的材料。作为优选，所述底层透明导电层采用氧化铟硒，厚度为200-400mm；所述电致变色层采用氧化钨，厚度为200-800nm；所述离子存储层为氧化镍，厚度为100-350nm；所述顶层透明导电层为氧化铟(ITO)。本发明中，采用锂作为离子源对离子存储层进行充分锂化，取透过率最高点的离子掺入量为完全锂化，所述的完全锂化离子存储层的化学式为LixNiOY，离子原子含量X为0.1～0.45，进一步优选为0.23，均匀性小于1％，Y为1～5，进一步优选为1.8。
一种上述任一技术方案所述的夹胶式电致变色玻璃的制备方法，包括：玻璃合片，将合好的玻璃固定，在炉外预抽真空5～10分钟，排尽硅胶带内空气，入炉升温至玻璃表面温度为110～120℃，保温10～50min，降温至玻璃表面温度为50～71℃，取出，制得夹胶式电致变色玻璃。
本发明通过夹胶封装方式，制备的夹胶电致变色玻璃反射率调节范围大幅度提高，可以将本实施例的技术方案应用到汽车后视镜玻璃的制作，可以在后方光线不足时，提高可见光反射率，可以在后方出现强光时，降低可见光反射率，起到增强防炫光的作用。
本发明提供了一种后视镜玻璃，其为上述任一项技术方案所述的夹胶式电致变色玻璃。
一种天窗玻璃，其为上述任一项技术方案所述的夹胶式电致变色玻璃。具有良好隔热保温功能，可省略汽车窗帘，通过电致变色玻璃的自动控制，可以进一步提高汽车天窗玻璃的人性化和视觉效果。
本发明制备新的一种夹胶式电致变色玻璃，将普通玻璃或镀有膜层的玻璃，有机树脂胶膜和电致变色玻璃依次贴合后层压，替代了目前中空封装电致变色玻璃，容易破碎、刮伤、容易受潮变质的无封装的电致变色玻璃，既能节能减重，又能扩宽电致变色玻璃应用领域。
本发明克服现有的技术的使用限制，提供了一种安全破裂，抗震入侵的电致变色玻璃封装方式。与其他玻璃相比，在受到重力撞击后，整块玻璃仍保持一体性夹层，不会分散导致划伤等意外事故、隔音、安全防范程度极高。胶膜本身不参与电致变色反应，不会产生气泡影响使用，且电致变色玻璃能调制光密度，吸收太阳辐射，节省空调用电量。
采用本发明的技术方案的有益效果是：结构简单，安全破裂，抗震入侵、能有效保护电致变色玻璃。同时，电致变色玻璃能调制光密度，吸收太阳辐射，节省空调用电量。可广泛使用在防眩光后视镜、车窗、建筑领域。电致变色玻璃能调制光密度，吸收太阳辐射，节省空调用电量。
本发明可将厚度较低的电致变色玻璃通过简单的工艺贴合到具有一定曲度的一般玻璃上，比如可以贴覆在汽车天窗玻璃上，这也是一般夹层玻璃很难做到的。
附图说明
图1是本发明实施例的电致变色玻璃的结构示意图。
图中：1、平板玻璃，2、底层透明导电层，3、电致变色层，4、离子传导层，5、离子存储层+离子，6、顶层透明导电层，100、电致变色玻璃。
图2是本发明实施例的电致变色玻璃的制备示意图。
图3a：贴合位置示意图，其中100、电致变色玻璃，201、胶片，202、玻璃。
图3b：贴合热熔示意图，其中203、固定物，204、加热器。
图3c：贴合后夹胶电致变色玻璃示意图。
图4是本发明的实施例的夹胶式电致变色玻璃的照片图。
图5是普通天窗玻璃以及具体实施方式3制备得到的夹胶电致变色玻璃制备得到的天窗玻璃的使用效果图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明的夹胶式电致变色玻璃的制备方法进一步的详细说明。
具体实施方式1
所述电致变色玻璃的底层透明导电层的方阻为5～30Ω/□，厚200～400nm，电致变色层的厚度为200-800nm，离子传导层的厚度为10～50nm，离子存储层的厚度为100-350nm，顶层透明导电层的方阻为5～30Ω/□，厚200～400nm。本实施例中，底层透明导电层采用氧化铟硒(ITO)，方阻为7.8Ω/□，电致变色层为氧化钨(WO2.6)，厚度为600nm，且氧化钨的结晶度为26.4％；离子传导层厚度为44nm；锂化之前的离子存储层氧化镍，厚度为320nm，透过率低于20％，离子存储层上沉积饱和的锂作为离子源，锂化充分后氧化镍厚度并没有变化，再在氧化镍上沉积氧化铟(ITO)为顶层透明导电层，离子存储层在没有锂化之前透过率很低T＝15.8％(550nm处)，随着掺入离子量的增加，透过率先升高(T＝56.3％(550nm处))再降低，取透过率最高点的离子掺入量为完全锂化，所述的完全锂化离子存储层的化学式为LixNiOY，离子原子含量X为0.23，均匀性小于1％，Y为1.8。顶层透明导电层方阻为19Ω/□，为了变色均匀，要尽量保证顶层及底层透明导电层的方阻一致性。
上述的电致变色玻璃的制备方法(参见附图2)：在透明基体(图2中为平板玻璃1)上通过物理气相沉积方法(PVD)生长底层透明导电层2，底层透明导电层上沉积生长电致变色层3，电致变色层上直接沉积生长离子存储层，离子源在离子存储层上沉积，后沉积生长顶层透明导电层6，镀膜后在真空腔体下经过400℃的真空退火半小时，离子扩散产生离子传导层4。
选择的普通玻璃为高透玻璃，厚1.1mm，可见光透过率为92％。
选择的胶膜为改良后的EVA胶片，天津彩达新材料科技有限公司生产的型号为PED-G高压釜专用胶片，由抗氧剂，光稳定剂，紫外线吸收剂，偶联剂，交联剂加入乙烯-醋酸乙烯共聚物中，混合均匀制成。厚度为0.38mm，高透膜系列，可见光透过率高达92.5％，循环老化实验(85℃，2000h)后透过率为91.0％，使用过程中无气泡、无起雾等现象。
参见图3a～图3c，所述方法包括以下步骤：玻璃合片(将电致变色玻璃100、胶片201和普通玻璃201依次合好，其中致变色玻璃100的顶层透明导电层靠近胶片设置，合好的玻璃四角用木纹胶带固定(为图3b中的固定物203)，在炉外预抽真空5～10分钟，排尽硅胶带内空气，入炉(为图3c中的加热器204)升温至110～120℃(玻璃表面)，保温30min，降温至60℃(玻璃表面)以下取出测试。本实施例制备得到的夹胶电致变色玻璃实物图如图4所示。
测试结果如下：表1
表1
使用配比过的EVA胶片，制备方便，设备投资小，同时对产品变色参数有增效作用，使得夹胶后的产品增透效果明显提高(从51％增加到55％)。本发明的产品，产品使用寿命目前已经达到10000次，正常胶片无气泡，老化发黄现象，在保证产品整体强度和寿命的同时，对产品也有增透效果。
具体实施方式2
下面将结合附图及实施例对本发明的夹胶式电致变色玻璃的制备方法进一步的详细说明。
使用电致变色玻璃、改良过的EVA胶片(同实施例1)，与镀铝玻璃(铝镜)贴合，制备的器件。镀铝玻璃可见光反射率为90％，电致变色玻璃反射率17％。
所述方法包括以下步骤：玻璃合片，合好的玻璃四角用木纹胶带固定，在炉外预抽真空5～10分钟，排尽硅胶带内空气，入炉升温至110～120℃(玻璃表面)，保温30min，降温至60℃(玻璃表面)以下取出测试。
表2
通过夹胶封装方式，制备的夹胶电致变色玻璃反射率调节范围大幅度提高，可以将本实施例的技术方案应用到汽车后视镜玻璃的制作，在后方光线不足时，提高可见光反射率，可以在后方出现强光时，降低可见光反射率，起到增强防炫光的作用。
具体实施方式3
下面将结合附图及实施例对本发明的夹胶式电致变色玻璃的制备方法进一步的详细说明。
使用电致变色玻璃、改良过的EVA胶片(同实施例1)，与天窗玻璃贴合，制备的器件。天窗玻璃本身具有弧形，使用较薄的EC玻璃与之热弯贴合。
所述方法包括以下步骤：玻璃合片，合好的玻璃四角用木纹胶带固定，在炉外预抽真空5～10分钟，排尽硅胶带内空气，入炉升温至110～120℃(玻璃表面)，保温30min，降温至60℃(玻璃表面)以下取出测试。
表3
我们可以将现有的天窗玻璃更换为普通的玻璃，通过上述工艺，制作夹胶EC玻璃作为天窗玻璃，此时，可以进一步提高可见光透过率最大值以及可见光透过率的可调范围，同时由于电致变色玻璃在夏季可以调节太阳光从上方透过，太阳光得热系数变色后0.09～褪色状态0.48，表现在隔热系数(U值越低说明材料保温性越好)上为1.8，具有良好隔热保温功能，可省略汽车窗帘，通过电致变色玻璃的自动控制，可以进一步提高汽车天窗玻璃的人性化和视觉效果。
图5为普通天窗玻璃与本发明制备得到的天窗玻璃的对比图，其中(a)为普通天窗玻璃，(b)为夹胶电致变色玻璃制作的天窗玻璃。从图5中可知，采用本发明制作的天窗玻璃，能够更好的降低太阳光的透射率。
尽管上述实施例已对本发明的技术方案进行了详情地描述，但是本发明的技术方案并不限于以上实施例，在不脱离本发明的思想和宗旨的情况下，对本发明的技术方案所做的任何改动都将落入本发明的权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种夹胶式电致变色玻璃，其特征在于，包括透明层、电致变色玻璃层以及将透明层与电致变色玻璃层粘结固定的透明胶膜；所述透明层为普通玻璃层、透明的亚克力板、PC板、ABS板；所述透明胶膜选自PVB膜、EVA膜、SGP膜或PU膜的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的夹胶式电致变色玻璃，其特征在于，所述的透明胶膜内还包括增粘树脂、抗氧剂、光稳定剂、偶联剂、交联剂、硬脂酸、抗静电剂、紫外吸收剂的一种或几种，各成分添加量占透明胶膜总重量的0.1％～1％。
3.根据权利要求1所述的夹胶式电致变色玻璃，其特征在于，所述普通玻璃层选自钠钙玻璃、硼硅玻璃、超硬玻璃、防火玻璃、钢化玻璃、镀膜玻璃。
4.根据权利要求1所述的夹胶式电致变色玻璃，其特征在于，所述透明胶膜厚度为0.1～5mm。
5.根据权利要求1所述的夹胶式电致变色玻璃，其特征在于，所述透明层的厚度为0.1mm～6mm。
6.根据权利要求1所述的夹胶式电致变色玻璃，其特征在于，所述电致变色玻璃层为依次沉积的五层结构，分别为：底层透明导电层、电致变色层、离子传导层、离子存储层、顶层透明导电层。
7.根据权利要求1所述的夹胶式电致变色玻璃，其特征在于，所述电致变色玻璃层为依次沉积的四层结构，分别为：底层透明导电层、电致变色层、离子存储层、顶层透明导电层，其中离子存储层为完全锂化离子存储层。
8.一种权利要求1～7任一项所述的夹胶式电致变色玻璃的制备方法，其特征在于，包括：玻璃合片，将合好的玻璃固定，在炉外预抽真空5～10分钟，排尽硅胶带内空气，入炉升温至玻璃表面温度为110～120℃，保温10～50min，降温至玻璃表面温度为50～71℃，取出，制得夹胶式电致变色玻璃。
9.一种后视镜玻璃，其特征在于，其为权利要求1～7任一项所述的夹胶式电致变色玻璃。
10.一种天窗玻璃，其特征在于，其为权利要求1～7任一项所述的夹胶式电致变色玻璃。
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