CN112745706A - 一种电致变色涂料及其制备方法、电致变色膜及其制备方法 - Google Patents

一种电致变色涂料及其制备方法、电致变色膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及电致变色膜的技术领域，具体公开了一种电致变色涂料及其制备方法、电致变色膜及其制备方法。电致变色涂料包括如下组分：3,5,5‑三甲基己基丙烯酸酯预聚体，β‑羧乙基丙烯酸酯，光引发剂，UV固化树脂，混合液晶，间隔子；电致变色涂料的制备方法，包括以下步骤：S1、准备3,5,5‑三甲基己基丙烯酸酯预聚体，S2、随后加入光引发剂、β‑羧乙基丙烯酸酯和UV固化树脂、混合液晶、间隔子后并搅拌，S3、混匀，即可；电致变色膜由上述电致变色涂料制备得到。本申请制备得到的电致变色膜具有在较宽的工作范围内具有较佳的雾度、透过率，且其工作电压低。

Description

一种电致变色涂料及其制备方法、电致变色膜及其制备方法
技术领域
本申请涉及电致变色膜的技术领域，更具体地说，它涉及一种电致变色涂料及其制备方法、电致变色膜及其制备方法。
背景技术
电致变色是指在外加电场的作用下使得材料的反射率、透过率等发生稳定、可逆的颜色变换的现象。而电致变色膜(或者称为调光膜)，其主要是通过外加电场的变化以控制液晶分子的运动，从而实现膜材料自无色透明状态转换为雾化不透明的状态。因其具有较好的光学特性，使之能够在会议办公室、银行、商业橱窗以及汽车车窗等方面具有较好的应用。
电致变色膜的一个重要的性能是要求其开态下低雾度、高透过率。而目前，相关电致变色膜在雾度、透过率、驱动电压方面的性能表现不佳，开态的雾度保持在4％-7％，透过率仅为76％-82％，额定电压为48-60V。而为了适应某些特殊的环境温度，需要要求此类电致变色膜具有更宽的工作温度范围。但是，此类电致变色膜的工作温度范围最大范围仅为-30℃～90℃。此外，在某些特殊的环境温度下，也需要此类电致变色膜具有较好的耐磨、耐老化的性能，以延长电致变色膜的使用寿命。
然而此类电致变色膜由于使用温度低、树脂耐老化性能不好、使用寿命低，只能用于室内。不能用于窗户等外环境。
因此，获得一种综合性能较好的电致变色膜是十分必要和亟待解决的。
发明内容
为了优化电致变色膜的雾度、透过率、驱动电压，以提高产品的综合产品性能，本申请提供一种电致变色涂料及其制备方法、电致变色膜及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种电致变色膜，采用如下的技术方案：
一种电致变色涂料，包括如下重量份的组分：
3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体8-26份，β-羧乙基丙烯酸酯5-20份，表面活性剂1-5份，光引发剂0.2-1份，UV固化树脂12-37份，混合液晶19-50份，间隔子0.2-1份。
通过采用上述技术方案，本申请的电致变色涂料用于制备电致变色膜时，在涂料组分中，本申请选择将混合液晶和树脂(UV固化树脂、3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体和β-羧乙基丙烯酸酯形成的树脂体系)混合，并在表面活性剂、光引发剂和间隔子的辅助作用下，使得制备得到的电致变色膜具有较宽的工作温度范围、较佳的雾度和透过率、以及较低的驱动电压。本申请制备得到的电致变色膜的雾度在2.3％-3.2％的范围内，透过率在86％-90％的范围内，阈值电压在1.5-3.5V的范围内，饱和驱动电压在7-9.7V的范围内，剥离强度在780-1000N/m。
此外，混合液晶能够在该UV固化树脂内较好的分散并展现其光学特性。而3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体和β-羧乙基丙烯酸酯的添加实现了对电致变色膜的透光率、雾度的调节，具体为：上述两种原料能够进一步调节树脂体系，使得最终制备得到的树脂体系的折射率能够和混合液晶的折射率(no)更好地配合，以减少光在电致变色膜中的损失，进而使电致变色膜在较宽的工作温度范围内表现作出较好的透过率和雾度。
具体的，降低3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体的用量有利于降低该电致变色膜的阈值电压和饱和驱动电压：当3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体的用量为80-160份时，制备得到的电致变色膜的阈值电压和饱和驱动电压较佳，分别为2-2.5V、8-9.2V；当3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体的用量为80-260份时，电致变色膜的透过率为86％-90％；当3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体的用量为110-240份时，电致变色膜的透过率有所提高：为88％-90％。
而β-羧乙基丙烯酸酯对其作用结果具体为：当β-羧乙基丙烯酸酯的用量为105-130份时，制备得到的电致变色膜的透过率较佳，为89％-90％；当β-羧乙基丙烯酸酯的用量为50-130份时，制备得到的电致变色膜的阈值电压和饱和驱动电压较低，阈值电压为1.8-2.2V，饱和驱动电压为7.7-8.6V；当β-羧乙基丙烯酸酯的用量为50-200份时，通过增加β-羧乙基丙烯酸酯的用量可以提高电致变色膜的剥离强度，使得剥离强度自780N/m提高至1000N/m，提高了28.2％。
优选的，所述3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体由3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯和丙烯酸类单体聚合而成，所述3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯和所述丙烯酸类单体的质量比5:(1-4)。
优选地，间隔子选择为聚苯乙烯微球，所述聚苯乙烯微球的粒径为10-15μm。
用于间隔子的微球可以为二氧化硅或聚苯乙烯，二氧化硅微球为刚性微球，而聚苯乙烯微球有一定弹性，本申请优选的是有弹性的聚苯乙烯微球。
聚苯乙烯微球粒径越小，制备得到的电致变色膜的驱动电压成比例降低，透光率、雾度会略有降低；但聚苯乙烯粒径越小，对于涂层绝缘性要求越高。因此综合考虑上述的因素，选择上述粒径范围的聚苯乙烯微球作为本申请的间隔子。当间隔子粒径在5-15μm之间变化时，得到的电致变色膜的阈值电压在1.5-2.2V的范围内变化、饱和驱动电压在7-8.3V的范围内变化。
优选的，所述丙烯酸类单体选自甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、丙烯酸2-乙基己酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化1,6已二醇二丙烯酸脂、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、丙氧基化(2)新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧基化(3)甘油三丙烯酯、乙氧基化1,6已二醇二丙烯酸脂、1,4-丁二醇二丙烯酸酯中的一种或几种。
优选的，所述混合液晶的折射率为1.5-1.53，工作温度范围为-30～100℃；所述UV固化树脂固化后的折射率为1.5-1.53，工作温度范围为-30～120℃。
通过采用上述技术方案，当将该电致变色涂料用于制备并得到电致变色膜后，将电致变色膜和电源连通，混合液晶分子重新排列，由无序状态变为有序状态。当选择和混合液晶的折射率接近的UV固化树脂时，通过该电致变色膜的光线在液晶分子和树脂分子上发生折射，由于二者的折射率相近或相同，因此同一光线的折射行为相近似，使得光线不易发生散射、反射，减少了光损失，从而提高电致变色膜的透过率。
优选的，所述混合液晶的清亮点为100-130℃，光学各向异性Δn为0.2-0.4，介电各向异性Δε为11-15。
优选地，所述混合液晶购自北京八亿时空液晶科技有限公司，其产品型号为BHR40800。
优选的，所述表面活性剂为辛酸、硬脂酸中的一种。
进一步优选的，所述表面活性剂为辛酸。
通过采用上述技术方案，表面活性剂(如辛酸、硬脂酸)的加入，且将表面活性剂的接入量控制在1-5份时，在一定范围内也降低了电致变色膜的饱和驱动电压和阈值电压，使得电致变色膜的饱和驱动电压在7-10V的范围内变化，阈值电压在1.5-3.6V的范围内变化。
第二方面，本申请提供一种电致变色涂料的制备方法，采用如下的技术方案：一种电致变色涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、准备3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体，所述3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体是通过将3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯和丙烯酸类单体混合，并在42-65℃的温度下反应一段时间后聚合得到；
S2、于所述3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体中加入光引发剂之后搅拌，然后加入β-羧乙基丙烯酸酯、表面活性剂和UV固化树脂后搅拌；随后依次加入混合液晶、间隔子后并搅拌；
S3、将S2中的混合物超声分散，既得电致变色涂料。
优选的，S1的反应时间为15-30min；S2中加入光引发剂后搅拌7-15min，加入β-羧乙基丙烯酸酯、表面活性剂和UV固化树脂后搅拌8-14min，加入混合液晶后搅拌21-43min，加入间隔子后搅拌12-33min；S3中超声分散16-33min。
第三方面，本申请提供一种电致变色涂料的制备方法，采用如下的技术方案：一种电致变色膜的制备方法，包括以下步骤：
Ⅰ、取两卷导电膜，保持两卷所述的导电膜之间的距离10-30μm，将权利要求1-5任意一项所述的电致变色涂料均匀滴在两层导电膜之间，在5-10kgf/cm2的压合力下进行压合，形成压合初始膜；
Ⅱ、对所述压合初始膜紫外固化，固化时间为2-8min，紫外光的光强为30-100mw/cm2，固化能量为4-10J/cm2。
优选的，步骤Ⅱ中，固化温度为10-30℃。
第四方面，本申请提供一种电致变色涂料的制备方法，采用如下的技术方案：一种电致变色膜，由上述的方法制备得到，所述电致变色包括电致变涂料色层和设置在电致变色层的上表面和下表面的导电膜层，所述电致变色涂料层厚度为10-15μm。
优选的，所述导电膜为ITO导电膜、纳米线导电膜、石墨烯导电膜、高分子导电膜中的一种。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请在制备电致变色涂料时，采用将UV固化树脂和3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体混合后作为涂料的主要原料，以β-羧乙基丙烯酸酯配合调节涂料体系的折射率、剥离强度等，以在最终得到透过率、雾度、阈值电压、饱和驱动电压以及剥离强度佳的电致变色膜，该电致变色膜的综合性能优异。
2、本申请中优选采用粒径在10-15μm范围的聚苯乙烯微球作为间隔子，在保证电致变色膜具有较高的透过率和剥离强度的情况下，电致变色膜的饱和驱动电压和阈值电压低。
3、本申请在制备电致变色膜的原料中添加辛酸或者硬脂酸，使得电致变色膜的透过率、雾度、阈值电压、饱和驱动电压以及剥离强度均表现更佳。
具体实施方式
相关技术中的电致变色膜常采用液晶为原料制备，该类电致变色膜虽然在透过率和雾度方面表现出较好的光学特性，但是基于目前广大消费者越来越高的要求以及某些特殊的应用场合的需求，需要电致变色膜具有更宽的工作范围以及在低压输出下具有更高的透射率和更低的雾度。
本申请的电致变色膜是将混合液晶、折射率和混合液晶相近的UV固化树脂混合，并以β-羧乙基丙烯酸酯、3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体调整涂料的透光率、雾度性能，以使得后期制备得到的电致变色涂料具有高透光率、低雾度的性能。
本申请中涉及的各个原料，若无特殊说明均为市售获得。其中，UV固化树脂购自北京格瑞科创科技有限公司，产品型号为07B。β-羧乙基丙烯酸酯(β-carboxy ethylacrylates，β-CEA)，又名β-丙烯酰氧基丙酸，通过市售获得。环氧丙烯酸树脂购自广东博兴新材料科技有限公司，产品型号为B-151。
本申请的电致变色涂料，包括如下组分：3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体、β-羧乙基丙烯酸酯、光引发剂、UV固化树脂、表面活性剂、混合液晶和间隔子。
以重量份计，3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体可以是8-26份，也可以是10.5-23.5份，也可以是13.5-20.5份，例如12.5份，16.4份，18份，21.2份。β-羧乙基丙烯酸酯可以是5-20份，也可以是10-17份，例如8.2份，11份，13.2份，14.8份，18.5份。光引发剂可以是0.2-1份，也可以是0.4-0.7份，例如0.25份，0.31份，0.48份，0.53份，0.76份，0.9份。UV固化树脂可以是12-37份，也可以是19-31份，也可以是22-28份，例如14份，16份，21.5份，25.2份，29份，35.6份。混合液晶可以是19-50份，也可以是28-43份，也可以是34-39份，例如22.5份，36份，38.5份，42份，45.5份，47份。间隔子可以是0.2-1份，例如0.41份，0.5份，0.73份，0.85份。表面活性剂可以是1-5份，例如1.5份，2份，2.5份，3份，3.5份，4.6份。
其中，3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体由3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯和丙烯酸类单体聚合而成，3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯和丙烯酸类单体的质量比可以5:(1-4)，例如5:2，5:3。
其中，丙烯酸类单体可以仅选择甲基丙烯酸异冰片酯，也可以是甲基丙烯酸异冰片酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯的混合物，还可以是三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化(3)甘油三丙烯酯、丙烯酸-2-羟基乙酯的混合物。
在本申请的一个实施方案中，光引发剂可以选择为安息香双甲醛、2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(TPO)、2,4,6一三甲基苯甲酰基膦酸乙酯(TPO-L)、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗琳基-1-丙酮、2-异丙基硫杂蒽酮(ITX)、4-二甲胺基-苯甲酸乙酯(中文别名：对-N,N-二甲氨基苯甲酸乙酯)、1-羟基-环己基一苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮中的任意一种或者几种的组合。
本申请中的间隔子选择为聚苯乙烯微球，聚苯乙烯微球的粒径范围可以为5-20μm，例如：6μm、8μm、9μm、11μm、12μm、14μm、15μm、17μm、19μm。
本申请的混合液晶购自北京八亿时空液晶科技有限公司，其产品型号为BHR40800，其具体的产品参数为：其清亮点＞100℃，Δn(光学各向异性，20℃)＝0.213，n0＝1.514，Δε(介电各向异性，25℃，1000Hz)＝13.3，工作温度范围为-30～100℃。
UV固化树脂购自北京格瑞科创科技有限公司，产品型号为07B，固化后折射率为1.522，工作温度范围为-30～120℃。
将本申请制备得到的电致变色涂料用于制备电致变色膜，其具体的步骤如下：
Ⅰ、取两卷导电膜，保持两卷所述的导电膜之间的距离10-30μm，将权利要求1-5任意一项所述的电致变色涂料均匀滴在两层导电膜之间，在5-10kgf/cm2的压合力下进行压合，形成压合初始膜；
Ⅱ、对所述压合初始膜紫外固化，固化时间为2-8min，紫外光的波长为350nm-380nm，光强为30-100mw/cm2，固化能量为4-10J/cm2，固化温度为15-20℃。
将固化后的电致变色膜再通过收卷机收卷。
在该制备过程中使用的合模机不做限制，能具有合膜功能即可。其中重要的是控制步骤Ⅰ中的合模机上的两个辊轴之间的间距为10-30μm，即上述的两卷所述的导电膜之间的距离为10-30μm。合模机上的两个辊轴之间的间距还可以为15-25μm，例如，12μm，18μm，22μm，26μm，28μm，29.5μm。
压合力可以是5-10kgf/cm2，例如7.5kgf/cm。其中的“kgf/cm”，在工程上为方便起见，规定1kg/cm2为压强单位，称为“工程大气压”，用at表示，1at＝1kgf/cm2＝98.07kPa(相当于海拔200m处正常大气压)。
在步骤Ⅱ中，所选用的UV固化机通过紫外灯管照射压合后的薄膜，按照特定的工艺参数使薄膜内部固化，使薄膜性能达到所需工艺要求。本设备可以是连线生产设备中的UV固化设备，适用于卷对卷生产方式中连续的调光膜固化方式。其固化光源为：1.8m的UV灯管；灯管的安装形式：上箱体和下箱体各有一排灯管，电致变色膜处在上下两排灯管中央位置。固化温度控制方面：使用空调系统对固化炉内部进行降温冷却，保持内部温度，使得温度控制在10-30℃范围内。
其中，紫外光波长为350nm-380nm时，可以控制紫外光强为30-100mw/cm2，例如45mw/cm2，55mw/cm2，70mw/cm2，85mw/cm2；固化能量为4-10J/cm2，例如5.3J/cm2，6.1J/cm2，7.4J/cm2，8.6J/cm2，9.7J/cm2。
紫外固化段由两段2m长的部分组成，共4m长，两段可分别控制开关。两段均开，固化部分长4m，固化速度不同，固化时间则不同。固化时间可以为2-8min(即固化速度为0.5-2m/min)，例如3min，5min，6min，7min。
电致变色涂料实施例
电致变色涂料实施例1
一种电致变色涂料，由包括以下组分的原料制备得到：甲基丙烯酸异冰片酯60g，3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯100g，安息香双甲醛3g，β-羧乙基丙烯酸酯130g，辛酸35g，UV固化树脂250g，混合液晶450g，15μm的间隔子5g。
电致变色涂料的制备步骤为：
S1、先将甲基丙烯酸异冰片酯和3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯混合后加热至50℃，随后在300rpm的转速下搅拌5min，使得甲基丙烯酸异冰片酯和3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯聚合，得到透明粘稠状状态的液体预聚体；
S2、于预聚体中加入安息香双甲醛，并在200rpm的转速下搅拌10min，使得安息香双甲醛充分溶解；
S3、于S2中得到的液体中加入β-羧乙基丙烯酸酯和UV固化树脂07B后，在200rpm的转速下搅拌10min，以形成树脂；
S4、于树脂中加入混合液晶，随后在200rpm的转速下搅拌30min；
S5、随后加入15μm的间隔子，并在200rpm的转速下搅拌20min，得到涂料混合物；
S6、采用超声波将S5的涂料混合物分散30min，以进一步将所有的原料，尤其是混合液晶和其它组分充分混合。
电致变色涂料实施例2
本电致变色涂料实施例和电致变色涂料实施例1的区别在于，制备电致变色涂料的原料用量不同。具体为：甲基丙烯酸异冰片酯30g，3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯70g，安息香双甲醛2g，β-羧乙基丙烯酸酯60g，辛酸15g，UV固化树脂130g，混合液晶200g，20μm的间隔子3g。其它同电致变色涂料实施例1。
电致变色涂料实施例3-12
电致变色涂料实施例3-12和电致变色涂料实施例1的区别在于，制备电致变色涂料的原料用量不同。具体见表1，其它同电致变色涂料实施例1。
表1电致变色涂料实施例1-12的原料及其用量
Figure BDA0002861478000000091
电致变色涂料实施例13-16
电致变色涂料实施例13-16和电致变色涂料实施例1的区别在于选择的3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体不同。具体见表2，其它同电致变色涂料实施例1。
表2电致变色涂料实施例13-16中3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体的选择
Figure BDA0002861478000000092
电致变色涂料实施例17-21
电致变色涂料实施例和电致变色涂料实施例1的区别在于选择的间隔子的粒径不同。具体见表3，其它同电致变色涂料实施例1。
表3电致变色涂料实施例17-21中间隔子粒径的选择
Figure BDA0002861478000000101
电致变色涂料对比例
电致变色涂料对比例1-11
电致变色涂料对比例1-11和电致变色涂料实施例1的区别在于制备电致变色涂料的原料用量不同。具体见表4，其它同电致变色涂料实施例1。
表4电致变色涂料对比例1-11的原料及其用量
Figure BDA0002861478000000102
电致变色涂料对比例12
本对比例中，制备电致变色涂料的树脂为环氧丙烯酸树脂，具体的配方为：甲基丙烯酸异冰片酯60g，3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯100g，安息香双甲醛3g，辛酸35g，环氧丙烯酸树脂250g，混合液晶450g，15μm的间隔子5g。
电致变色涂料的制备步骤为：
S1、先将甲基丙烯酸异冰片酯和3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯混合后加热至50℃，随后在300rpm的转速下搅拌5min，使得甲基丙烯酸异冰片酯和3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯聚合，得到透明粘稠状状态的液体预聚体；
S2、于预聚体中加入安息香双甲醛，并在200rpm的转速下搅拌10min，使得安息香双甲醛充分溶解；
S3、于S2中得到的液体中加入环氧丙烯酸树脂后，在200rpm的转速下搅拌10min，以形成树脂；
S4、于树脂中加入混合液晶，随后在200rpm的转速下搅拌30min；
S5、随后加入15μm的间隔子，并在200rpm的转速下搅拌20min，得到涂料混合物；
S6、采用超声波将S5的涂料混合物分散30min，以进一步将所有的原料，尤其是混合液晶和其它组分充分混合。
电致变色膜的实施例
电致变色膜实施例1
一种电致变色膜的制备方法，包括以下步骤：
Ⅰ、将两卷导电膜装在合模机上，将电致变色涂料实施例1的电致变色涂料均匀滴在两层导电膜之间，并使得两层导电膜置于合模机上的两个辊轴之间，然后通过合模机上的辊轴完成压合，其中，两个辊轴的间距为15μm，压合力为6kgf/cm2；
Ⅱ、将压合后的膜置于UV固化机上，控制固化机的的固化速度为1.2m/min(此时的固化距离为2m，即固化时间为：1.6min)，在紫外光波长为350nm-380nm的范围内时，光强50mw/cm2，固化能量4.5J/cm2，随即制备得到电致变色膜。
电致变色膜实施例2-21
电致变色膜实施例2-21和电致变色膜实施例1的区别在于，电致变色膜实施例2-21中选择的电致变色涂料不同，其它同电致变色膜实施例1，具体见表5。
表5制备电致变色膜实施例1-21的电致变色涂料的选择
Figure BDA0002861478000000111
Figure BDA0002861478000000121
电致变色膜实施例22-28
电致变色膜实施例22-28和电致变色膜实施例1的区别在于，本电致变色膜对比例中制备电致变色膜的工艺参数不同，其它同电致变色膜实施例1，具体见表6。
表6电致变色膜实施例22-28中的制备工艺
Figure BDA0002861478000000122
电致变色膜对比例
电致变色膜对比例1-12
电致变色膜对比例1-12和电致变色膜实施例1的区别在于，电致变色膜对比例中选择的电致变色涂料不同，其它同电致变色膜实施例1，具体见表7。
表7制备电致变色膜对比例1-12的电致变色涂料的选择
Figure BDA0002861478000000123
Figure BDA0002861478000000131
电致变色膜对比例13
本电致变色膜对比例13和电致变色膜实施例1的区别在于，电致变色膜对比例13中制备电致变色膜的工艺参数不同，在使用合模机将两层导电膜和电致变色涂料压合在一起时，合模机的压合力为13kgf/cm2，其它同电致变色膜实施例1。
电致变色膜的性能检测
参照GB/T35847-2018电致液晶贴膜调光玻璃中的规定对电致变色膜实施例和电致变色膜对比例中制备得到的电致变色膜进行性能检测，将电致变色膜连接交流电源，将电源调节到50Hz，输出波为正弦波，输出电压为36v，测定其透过率、雾度、阈值电压和饱和驱动电压。
剥离强度测试：具体参照GB/T 7122-1996规定的高强度胶粘剂剥离强度的测定浮辊法进行检测。
测定在对应电压下的电致变色膜的雾度、透过率。具体结果见表8。
表8电致变色膜实施例1-28的产品性能
Figure BDA0002861478000000132
Figure BDA0002861478000000141
Figure BDA0002861478000000151
自表8中的数据可以看出，将本申请制备得到的电致变色膜用于玻璃时，其雾度的在2.3％-3.2％的范围内，透过率在86％-90％的范围内，阈值电压在1.5-3.5V的范围内，饱和驱动电压在7-9.7V的范围内，剥离强度在780-1000N/m。
其中，由于在检测电致变色膜的透过率时，是参照GB/T35847-2018电致液晶贴膜调光玻璃中的规定进行的，即：将电致变色膜粘置于普通玻璃上后制备成电致变色调光玻璃后进行的，而普通玻璃本身会因光反射和散射会有8％的光损失，因此通过本申请的方法检测得到的电致变色膜的透过率不超过92％。
从表8的电致变色膜实施例1、电致变色膜实施例3-6的数据看出，3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体的用量对制备得到的电致变色膜的雾度、透过率、阈值电压、饱和驱动电压以及剥离强度均有影响。当3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体的用量为80-260g(电致变色膜实施例1、电致变色膜实施例3-6)时，电致变色膜的透过率在86％-90％的范围内。当3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体的用量为110-240g(电致变色膜实施例1、电致变色膜实施例5-6)时，电致变色膜的透过率有所提高：在88％-90％的范围内。而当3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体的用量在80-160g(电致变色膜实施例1、电致变色膜实施例3和电致变色膜实施例5)的范围内时，制备得到的电致变色膜的阈值电压和饱和驱动电压较佳，分别在2-2.5V、8-9.2V的范围内；即，在一定范围内降低3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体的用量有利于降低该电致变色膜的阈值电压和饱和驱动电压。当3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体的用量在80-260g的范围内时，通过增加3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体的用量可以提高电致变色膜的剥离强度，剥离强度自800N/m提高至940N/m，提高了17.5％。
电致变色膜实施例1、电致变色膜实施例7-10的数据比较结果表明，β-羧乙基丙烯酸酯的用量对电致变色膜的雾度、透过率、阈值电压、饱和驱动电压以及剥离强度均有影响。其中，当β-羧乙基丙烯酸酯的用量在105-130g(电致变色膜实施例1和电致变色膜实施例9)的范围内时，制备得到的电致变色膜的透过率较佳，在89％-90％的范围内。当β-羧乙基丙烯酸酯的用量在50-130g(电致变色膜实施例1、电致变色膜实施例7和电致变色膜实施例9)的范围内时，制备得到的电致变色膜的阈值电压和饱和驱动电压较低，阈值电压在1.8-2.2V的范围内，饱和驱动电压在7.7-8.6V的范围内。当β-羧乙基丙烯酸酯的用量在50-200g的范围内时，通过增加β-羧乙基丙烯酸酯的用量可以提高电致变色膜的剥离强度，剥离强度自780N/m提高至1000N/m，提高了28.2％。
通过比较电致变色膜实施例1、电致变色膜实施例17-21的数据看出，间隔子的粒径对电致变色膜的雾度和透过率基本无影响：电致变色膜的透过率在89％-90％的范围内变化，雾度在2.3％-2.5％之间变化。间隔子粒径主要影响的是电致变色膜的阈值电压和驱动电压：当间隔子粒径在5-15μm之间变化时，得到的电致变色膜的阈值电压在1.5-2.2V的范围内变化、饱和驱动电压在7-8.3V的范围内变化。
电致变色膜实施例22-25的数据结果表明，在制备电致变色膜时，紫外固化的过程中，固化速度和紫外光的固化能量对电致变色膜的雾度、透过率、阈值电压以及饱和驱动电压基本无影响。
在制备电致变色膜时，电致变色膜的厚度取决于所选择的间隔子的大小，在用合模机将导电膜和电致变色涂料压合在一起时，理想的状态是：使得两层导电膜之间的间隔子呈单层紧密排列，电致变色涂料内的其它物质均匀分散于间隔子之间。当合模机的压合力过小时，间隔子在两层导电膜之间呈多层排布，影响制备得到的电致变色膜的性能；而当合模机的压合力过大时，在两层导电膜之间的间隔子无法紧密排列，在导电膜之间比较分散，也影响制备得到的电致变色膜的性能。
电致变色膜实施例26-28的数据结果表明，在制备电致变色膜时，合模机的压合力的大小对电致变色膜的雾度、透过率有较大的影响。其中，当间隔子的粒径为15μm、压合力为6kgf/cm2时，制备得到的电致变色膜的透过率和雾度表现最佳。
表9电致变色膜对比例1-13的产品性能
Figure BDA0002861478000000161
Figure BDA0002861478000000171
从表9中的数据结果中看出，各电致变色膜对比例中的电致变色膜的雾度的在3.2％-5.5％的范围内，透过率在78％-84％的范围内，阈值电压在5.5-8.5V的范围内，饱和驱动电压在8.4-15.2V的范围内。而大部分对比例中电致变色膜的剥离强度在600-750N/m的范围内。
从表8和表9的数据结果中看出，通过将电致变色膜实施例1和电致变色膜对比例7-8、电致变色膜对比例11的数据结果比较后看出，辛酸的用量对电致变色膜的阈值电压和饱和驱动电压影响较大，当其用量低于10g(即电致变色膜对比例7中5g的辛酸用量)时，电致变色膜的阈值电压高达7.5V(远高于电致变色膜实施例1-30的1.5-3.6V)，饱和驱动电压高达13.5V(远高于电致变色膜实施例1-30的7-10V)。通过相关的实验发现，当辛酸的用量高于50g时，继续提高辛酸的用量，电致变色膜的阈值电压和饱和驱动电压将不会有明显的变化，因此在电致变色膜对比例8中，虽然提高了辛酸的用量，但是电致变色膜的阈值电压和饱和驱动电压也不再降低，同时也没有出现阈值电压和饱和/或驱动电压升高的现象。
从表9中，电致变色膜对比例9中的数据结果表明，在制备电致变色涂料的原料中β-羧乙基丙烯酸酯缺失对制备得到的电致变色膜的玻璃强度影响较大，使得电致变色膜的剥离强度从900N/m降低至350N/m，降低了61.1％。此外，从电致变色膜对比例12的数据结果中看出，制备电致变色涂料的原料中树脂的选择也是十分重要的，当以环氧丙烯酸树脂替代UV固化树脂后，制备得到的电致变色膜的剥离强度明显降低，仅为350N/m。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种电致变色涂料，其特征在于，包括如下重量份的组分：
3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体8-26份，β-羧乙基丙烯酸酯5-20份，表面活性剂1-5份，光引发剂0.2-1份，UV固化树脂12-37份，混合液晶19-50份，间隔子0.2-1份。
2.根据权利要求1所述的一种电致变色涂料，其特征在于，所述3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体由3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯和丙烯酸类单体聚合而成，所述3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯和所述丙烯酸类单体的质量比5：（1-4）。
3.根据权利要求1所述的一种电致变色涂料，其特征在于，所述间隔子选择为聚苯乙烯微球，所述聚苯乙烯微球的粒径为10-15 μｍ。
4.根据权利要求1所述的一种电致变色涂料，其特征在于，所述混合液晶的折射率为1.5-1.53，工作温度范围为-30~100℃。
5.根据权利要求1所述的一种电致变色涂料，其特征在于，所述UV固化树脂固化后的折射率为1.5-1.53，工作温度范围为-30~120℃。
6.根据权利要求1所述的一种电致变色涂料，其特征在于，所述表面活性剂选自辛酸、硬脂酸中的任意一种。
7.权利要求1-6任意一项所述的一种电致变色涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、准备3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体，所述3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体是通过将3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯和丙烯酸类单体混合，并在42-65℃的温度下反应一段时间后聚合得到；
S2、于所述3,5,5-三甲基己基丙烯酸酯预聚体中加入光引发剂之后搅拌，然后加入β-羧乙基丙烯酸酯、表面活性剂和UV固化树脂后搅拌；随后依次加入混合液晶、间隔子后并搅拌；
S3、将S2中的混合物超声分散，既得电致变色涂料。
8.一种电致变色膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
Ⅰ、取两卷导电膜，将权利要求1-5任意一项所述的电致变色涂料均匀滴在两层导电膜之间，在5-10 kgf/cm2的压合力下进行压合，形成压合初始膜；
Ⅱ、对所述压合初始膜紫外固化，固化时间为2-8 min，紫外光的光强为30-100 mw/cm2，固化能量为4-10 J/cm2。
9.根据权利要求8所述的一种电致变色膜的制备方法，其特征在于，步骤Ⅱ中，固化温度为10-30℃。
10.一种电致变色膜，其特征在于，由权利要求8所述的方法制备得到，所述电致变色膜包括电致变涂料色层和设置在电致变色涂料层的上表面和下表面的导电膜层，所述电致变色涂料层厚度为5-20 μm。
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