CN107804975A - 一种变色玻璃 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及玻璃技术领域，尤其是一种变色玻璃及其制备方法，包括玻璃基体与掺杂在玻璃基体中的光致变色微胶囊或纳米胶囊、气密性增强剂、抗氧化剂，其特征是变色玻璃中的变色微胶囊或纳米胶囊由光致变色溶液囊芯和透明聚合物外壳构成，粒径分布在10nm～10微米，胶囊壳层将光致变色溶液包覆在胶囊内部，即能防止感光变色溶液的泄露，避免污染环境损害人体健康，气密性增强剂、抗氧化剂的加入还保护了光致变色染料不受外界其它化学物质的侵蚀，从而能够多次可逆使用。不仅具有优异的光致变色效果，显著改变光的透过率，而且对紫外线有着强烈的吸收作用，能够有效降低辐射，保护人体健康。生产过程简单高效，具有广大的市场前景与应用价值。
Description
所属技术领域
本发明涉及玻璃材料领域，尤其是一种变色玻璃及其制备方法。
背景技术
光致变色玻璃是一种新型的节能玻璃，光照增强时玻璃逐渐变灰暗，降低了光及其携带热量的透过率；光照减弱时玻璃又恢复明亮，提高了光及其携带热量的透过率。这种能随早晚及四季的环境变化，而自动改变透光率和遮阳系数的智能玻璃，具有低辐射、低能耗等许多优点，已经引起人们的特别关注。
紫外线是指阳光中波长10至400纳米(nm)的光线，可分为UVA(紫外线A，波长320～400纳米，长波)、UVB(波长290～320纳米，中波)、UVC(波长100～290纳米，短波)。UVB致癌性最强，晒红及晒伤作用为UVA的1000倍。UVC可被臭氧层所阻隔。IR(Infrared)是红外线，可造成晒红、微血管扩张、皮肤炎，并促进紫外线的致癌性。紫外线照射会让皮肤产生大量自由基，导致细胞膜的过氧化反应，使黑色素细胞产生更多的黑色素，并往上分布到表皮角质层，造成黑色斑点。紫外线可以说是造成皮肤皱纹、老化、松弛及黑斑的最大元凶。紫外线强烈作用于皮肤时，可发生光照性皮炎，皮肤上出现红斑、痒、水疱、水肿等；严重的还可引起皮肤癌。紫外线作用于中枢神经系统，可出现头痛、头晕、体温升高等。作用于眼部，可引起结膜炎、角膜炎，称为光照性眼炎，还有可能诱发白内障，另外紫外线也会促使家具及陈设加速老化褪色。
光致变色玻璃首先于1964年美国康宁公司发明，是在玻璃本体中掺入了卤化银，缺点是成本高、功能单一，当前只被用于制造高档变色眼镜等行业，而无法大规模应用在建筑领域。目前，有将多层光致变色板夹持在两块玻璃片之间，制得的一种光致变色夹层玻璃；也有将金属银和卤素单质分别加入到其它玻璃原料中，制得的一种具有光致变色效应的镜片毛坯；或者采用热处理法或还原处理法制造出一种彩色渐变光致变色的本体玻璃；甚至有些分别在轿车、汽车、商务车和客车的车身上直接安装了传统的卤化银等变色玻璃。中国专利CN201210060413.X光致变色玻璃，董清世等人提出了在玻璃基体表面镀上一层光致变色薄膜，该薄膜由无机材料及其氧化物构成，虽然能起到一定的变色作用，但反应速度缓慢，变色材料的耐候性差，工艺复杂，造价高昂，变色效果较差。中国专利CN201210306996.X光致变色胶片、光致变色玻璃及制备方法，董清世等人提出了一种夹胶玻璃，光致变色胶片，通过使用有机光致变色粉，该有机光致变色粉和增塑剂、偶联剂之间相互作用制备光致变色胶片夹在两层玻璃之间，虽然具有一定的变色效果，但所选用的有机光致变色粉毒性较大、易挥发降解、耐候性很差，对环境与人体有很大的伤害，变色功能持续时间太短。目前市场上的玻璃变色技术多为随着光照强度的改变来改变玻璃的颜色从而改变玻璃的透光度，基本没有吸收太阳光中紫外线降低辐射保护人体健康的作用。
发明内容
为了克服现有变色玻璃的不足，本发明提供一种变色玻璃及其制备方法，该变色玻璃不仅能随着光照强度的改变来改变玻璃的颜色从而改变玻璃的透光度，而且能吸收太阳光中紫外线降低辐射达到保护人体健康的作用。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种变色玻璃，包括玻璃基体与掺杂在玻璃基体中的光致变色微胶囊或纳米胶囊、气密性增强剂、抗氧化剂，所述的变色微胶囊或纳米胶囊，该胶囊由光致变色溶液囊芯和透明聚合物外壳构成，粒径分布在10nm～10微米，胶囊壳层将光致变色溶液包覆在胶囊内部，即能防止感光变色溶液的泄露，避免污染环境损害人体健康，还保护了它们不受外界其它化学物质的侵蚀，从而能够多次可逆使用。所述的光致变色微胶囊或纳米胶囊中光致变色染料为萘并螺噁嗪类、螺吡喃类和萘并吡喃类光致变色染料。所述的玻璃基体中添加有气密性增强剂可以在使用过程中，阻隔外界氧气及其他活性物质与微纳胶囊中的光致变色染料反应，维持微纳胶囊中光致变色染料的稳定性，使光致变色性能不衰减。
所述的变色微胶囊或纳米胶囊的质量分数为1％-10％。
所述的气密性增强剂的质量分数为0.1％-2％。
所述的抗氧化剂的质量分数为0.2％-3％。
所述气密性增强剂剂为聚萘二甲酸乙二醇酯，双异丙基化合物，三元乙丙橡胶之一或其混合物。
所述的抗氧化剂为叔丁基羟基茴香醚(BHA)、二丁基羟基甲苯(BHT)、叔丁基对苯二酚(TBHQ)、没食子酸丙酯(PG)、抗坏血酸棕榈酸酯(AP)、硫代二丙酸二月桂酸酯(DLTP)、4-己基间苯二酚(4-HR)中任一种或任意混合组成。
上述变色玻璃制备方法，包括如下步骤：
1.按照配料、熔制、成形、退火的工艺流程制备玻璃基体。
2.在成形阶段过程中依次向玻璃基体中掺杂加入0.2％-3％抗氧化剂、0.1％-2％气密性增强剂、1％-10％光致变色微胶囊或纳米胶囊，并使其混合均匀。
3.在退火阶段后，可以在玻璃基体表面涂覆、喷涂一层光致变色微胶囊或纳米胶囊薄膜。
本发明的有益效果是：该变色玻璃通过掺杂具有光致变色功能的微胶囊或纳胶囊不仅具有优异的光致变色效果，显著改变光的透过率，而且萘并螺噁嗪类、螺吡喃类和萘并吡喃类光致变色染料对紫外线有着强烈的吸收作用，能够有效的吸收太阳光中的紫外线，降低辐射，从而保护人体健康。生产过程简单高效，对环境人体无副作用，具有广大的市场前景与应用价值，可广泛的应用在建筑、汽车、飞机、眼镜、有机玻璃等领域。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是本发明一种变色玻璃结构示意图。
图中，1玻璃基体，2光致变色微胶囊或纳米胶囊，3抗氧化剂，4气密性增强剂。
具体实施方式
附图为本发明的一种具体实施例。该变色玻璃，包括玻璃基体1，光致变色微胶囊或纳米胶囊2，抗氧化剂3，气密性增强剂4。所述的变色微胶囊或纳米胶囊，该胶囊由光致变色溶液囊芯和透明聚合物外壳构成，粒径分布在10nm～10微米，胶囊壳层将光致变色溶液包覆在胶囊内部，即能防止感光变色溶液的泄露，避免污染环境损害人体健康，还保护了它们不受外界其它化学物质的侵蚀，提高其耐候性，从而能够多次可逆使用。所述的光致变色微胶囊或纳米胶囊中光致变色染料为萘并螺噁嗪类、螺吡喃类和萘并吡喃类光致变色染料。所述的玻璃基体中添加有气密性增强剂可以在使用过程中，阻隔外界氧气及其他活性物质与微纳胶囊中的光致变色染料反应，维持微纳胶囊中光致变色染料的稳定性，使光致变色性能不衰减。
上述变色玻璃制备方法，包括如下步骤：
1.按照配料、熔制、成形、退火的工艺流程制备玻璃基体。
2.在成形阶段过程中依次向玻璃基体中掺杂加入0.2％-3％抗氧化剂、0.1％-2％气密性增强剂剂、1％-10％光致变色微胶囊或纳米胶囊，并使其混合均匀。
3.在退火阶段后，在玻璃基体表面涂覆、喷涂一层光致变色微胶囊或纳米胶囊薄膜。
实施例1
优选的，一种变色玻璃，包括玻璃基体，1％的光致变色微胶囊或纳米胶囊，0.2％的抗氧化剂，0.1％的气密性增强剂。所述的变色微胶囊或纳米胶囊，该胶囊由光致变色溶液囊芯和透明聚合物外壳构成，粒径平均为10nm，胶囊壳层将光致变色溶液包覆在胶囊内部，即能防止感光变色溶液的泄露，避免污染环境损害人体健康，还保护了它们不受外界其它化学物质的侵蚀，提高其耐候性，从而能够多次可逆使用。所述的光致变色微胶囊或纳米胶囊中光致变色染料为萘并螺噁嗪类光致变色染料。所述的玻璃基体中添加有气密性增强剂可以在使用过程中，阻隔外界氧气及其他活性物质与微纳胶囊中的光致变色染料反应，维持微纳胶囊中光致变色染料的稳定性，使光致变色性能不衰减，气密性增强剂为聚萘二甲酸乙二醇酯，含量为0.2％，添加的抗氧化剂为二丁基羟基甲苯(BHT)，含量为0.2％。
上述变色玻璃制备方法，包括如下步骤：
1.按照配料、熔制、成形、退火的工艺流程制备玻璃基体。
2.在成形阶段过程中依次向玻璃基体中掺杂加入0.2％抗氧化剂二丁基羟基甲苯(BHT)、0.1％气密性增强剂聚萘二甲酸乙二醇酯、1％萘并螺噁嗪类光致变色微胶囊或纳米胶囊，并使其混合均匀。
3.在退火阶段后，在玻璃基体表面涂覆一层0.1um厚的光致变色微胶囊或纳米胶囊薄膜。
可以根据制备后的变色玻璃的实际变色效果确定是否需要进行第三步操作。
实施例2
优选的，一种变色玻璃，包括玻璃基体，10％的光致变色微胶囊或纳米胶囊，3％的抗氧化剂，2％的气密性增强剂。所述的变色微胶囊或纳米胶囊，该胶囊由光致变色溶液囊芯和透明聚合物外壳构成，粒径平均为10微米，胶囊壳层将光致变色溶液包覆在胶囊内部，即能防止感光变色溶液的泄露，避免污染环境损害人体健康，还保护了它们不受外界其它化学物质的侵蚀，提高其耐候性，从而能够多次可逆使用。所述的光致变色微胶囊或纳米胶囊中光致变色染料为螺吡喃类光致变色染料。所述的玻璃基体中添加有气密性增强剂可以在使用过程中，阻隔外界氧气及其他活性物质与微纳胶囊中的光致变色染料反应，维持微纳胶囊中光致变色染料的稳定性，使光致变色性能不衰减，气密性增强剂为双异丙基化合物，含量为2％，添加的抗氧化剂为硫代二丙酸二月桂酸酯(DLTP)，含量为3％。
上述变色玻璃制备方法，包括如下步骤：
1.按照配料、熔制、成形、退火的工艺流程制备玻璃基体。
2.在成形阶段过程中依次向玻璃基体中掺杂加入3％抗氧化剂硫代二丙酸二月桂酸酯(DLTP)、2％气密性增强剂双异丙基化合物、10％螺吡喃类光致变色微胶囊或纳米胶囊，并使其混合均匀。
3.在退火阶段后，在玻璃基体表面喷涂一层1um厚的光致变色微胶囊或纳米胶囊薄膜。
可以根据制备后的变色玻璃的实际变色效果确定是否需要进行第三步操作。
实施例3
优选的，一种变色玻璃，包括玻璃基体，5％的光致变色微胶囊或纳米胶囊，1.5％的抗氧化剂，1％的气密性增强剂。所述的变色微胶囊或纳米胶囊，该胶囊由光致变色溶液囊芯和透明聚合物外壳构成，粒径平均为1微米，胶囊壳层将光致变色溶液包覆在胶囊内部，即能防止感光变色溶液的泄露，避免污染环境损害人体健康，还保护了它们不受外界其它化学物质的侵蚀，提高其耐候性，从而能够多次可逆使用。所述的光致变色微胶囊或纳米胶囊中光致变色染料为萘并吡喃类光致变色染料。所述的玻璃基体中添加有气密性增强剂可以在使用过程中，阻隔外界氧气及其他活性物质与微纳胶囊中的光致变色染料反应，维持微纳胶囊中光致变色染料的稳定性，使光致变色性能不衰减，气密性增强剂为三元乙丙橡胶，含量为1％，添加的抗氧化剂为4-己基间苯二酚(4-HR)，含量为1.5％。
上述变色玻璃制备方法，包括如下步骤：
1.按照配料、熔制、成形、退火的工艺流程制备玻璃基体。
2.在成形阶段过程中依次向玻璃基体中掺杂加入1.5％抗氧化剂4-己基间苯二酚(4-HR)、1％气密性增强剂三元乙丙橡胶、5％萘并吡喃类光致变色微胶囊或纳米胶囊，并使其混合均匀。3.在退火阶段后，在玻璃基体表面溅射一层2um厚的光致变色微胶囊或纳米胶囊薄膜。
可以根据制备后的变色玻璃的实际变色效果确定是否需要进行第三步操作。
实施例4
优选的，一种变色玻璃，包括玻璃基体，3％的光致变色微胶囊或纳米胶囊，1％的抗氧化剂，0.5％的气密性增强剂。所述的变色微胶囊或纳米胶囊，该胶囊由光致变色溶液囊芯和透明聚合物外壳构成，粒径平均为500nm，胶囊壳层将光致变色溶液包覆在胶囊内部，即能防止感光变色溶液的泄露，避免污染环境损害人体健康，还保护了它们不受外界其它化学物质的侵蚀，提高其耐候性，从而能够多次可逆使用。所述的光致变色微胶囊或纳米胶囊中光致变色染料为萘并螺噁嗪类、螺吡喃类和萘并吡喃类任意比混合的光致变色染料。所述的玻璃基体中添加有气密性增强剂可以在使用过程中，阻隔外界氧气及其他活性物质与微纳胶囊中的光致变色染料反应，维持微纳胶囊中光致变色染料的稳定性，使光致变色性能不衰减，气密性增强剂为聚萘二甲酸乙二醇酯，双异丙基化合物，三元乙丙橡胶任意比混合物，含量为0.5％，添加的抗氧化剂为叔丁基羟基茴香醚(BHA)、二丁基羟基甲苯(BHT)、叔丁基对苯二酚(TBHQ)、没食子酸丙酯(PG)任意比混合物，含量为1％。
上述变色玻璃制备方法，包括如下步骤：
1.按照配料、熔制、成形、退火的工艺流程制备玻璃基体。
2.在成形阶段过程中依次向玻璃基体中掺杂加入1％抗氧化剂叔丁基羟基茴香醚(BHA)、二丁基羟基甲苯(BHT)、叔丁基对苯二酚(TBHQ)、没食子酸丙酯(PG)任意比混合物、0.5％气密性增强剂聚萘二甲酸乙二醇酯，双异丙基化合物，三元乙丙橡胶任意比混合物、3％萘并螺噁嗪类、螺吡喃类和萘并吡喃类任意比混合物光致变色微胶囊或纳米胶囊，并使其混合均匀。
3.在退火阶段后，在玻璃基体表面刮涂一层3um厚的光致变色微胶囊或纳米胶囊薄膜。
可以根据制备后的变色玻璃的实际变色效果确定是否需要进行第三步操作。
本技术方案实现的变色玻璃通过掺杂具有光致变色功能的微胶囊或纳胶囊不仅具有优异的光致变色效果，显著改变光的透过率，而且萘并螺噁嗪类、螺吡喃类和萘并吡喃类光致变色染料对紫外线有着强烈的吸收作用，能够有效的吸收太阳光中的紫外线，降低辐射，从而保护人体健康。生产过程简单高效，对环境人体无副作用，具有广大的市场前景与应用价值，可广泛的应用在建筑、汽车、飞机、眼镜、有机玻璃等领域。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种变色玻璃，包括玻璃基体与掺杂在玻璃基体中的光致变色微胶囊或纳米胶囊、气密性增强剂、抗氧化剂，其特征是变色玻璃中的变色微胶囊或纳米胶囊由光致变色溶液囊芯和透明聚合物外壳构成，粒径分布在10nm～10微米，胶囊壳层将光致变色溶液包覆在胶囊内部，即能防止感光变色溶液的泄露，避免污染环境损害人体健康，气密性增强剂、抗氧化剂的加入还保护了光致变色染料不受外界其它化学物质的侵蚀，从而能够多次可逆使用。
2.一种变色玻璃制备方法，其包括如下步骤：
(1)按照配料、熔制、成形、退火的工艺流程制备玻璃基体。
(2)在成形阶段过程中依次向玻璃基体中掺杂加入0.2％-3％抗氧化剂、0.1％-2％气密性增强剂、1％-10％光致变色微胶囊或纳米胶囊，并使其混合均匀。
(3)在退火阶段后，可以在玻璃基体表面涂覆、喷涂一层光致变色微胶囊或纳米胶囊薄膜。
3.根据权利要求1所述的变色玻璃，其特征是：所述的光致变色微胶囊或纳米胶囊中光致变色染料为萘并螺噁嗪类、螺吡喃类和萘并吡喃类光致变色染料。
4.根据权利要求1所述的变色玻璃，其特征是：所述的光致变色微胶囊或纳米胶囊的质量分数为1％-10％。
5.根据权利要求1所述的变色玻璃，其特征是：所述气密性增强剂为聚萘二甲酸乙二醇酯，双异丙基化合物，三元乙丙橡胶之一或其混合物。
6.根据权利要求1所述的变色玻璃，其特征是：所述的气密性增强剂的质量分数为0.1％-2％。
7.根据权利要求1所述的变色玻璃，其特征是：所述的抗氧化剂为叔丁基羟基茴香醚(BHA)、二丁基羟基甲苯(BHT)、叔丁基对苯二酚(TBHQ)、没食子酸丙酯(PG)、抗坏血酸棕榈酸酯(AP)、硫代二丙酸二月桂酸酯(DLTP)、4-己基间苯二酚(4-HR)中任一种或任意混合组成。
8.根据权利要求1所述的变色玻璃，其特征是：所述的抗氧化剂的质量分数为0.2％-3％。
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