一种光阀及其制造方法以及调光玻璃组件与流程

本发明涉及电子控光材料，特别涉及一种非蓝色基调的光阀、光控粒子，光阀的制造方法以及调光玻璃组件。

背景技术：

1、光阀是一种电子控光装置，主要是在两层透明导电膜中间设置控光层，当接通电场后，控光层中的电子控光材料的排列或状态发生改变，从而使此装置的透光特性发生改变，如从低透光率转换为高透光率，或从高透光率转换为低透光率。通过电场作用，光阀能够实现开态-关态之间的快速转换。根据控光层的控光机理不同，光阀可分为悬浮粒子光阀、聚合物分散液晶光阀、电化学反应光阀等。根据光阀的基底不同，可以以塑料片材例如pet作为基底，一般被称为调光膜；也可以采用玻璃作为基底，一般被称为调光玻璃。其中，调光膜进行夹胶处理后形成的组件一般被称为调光玻璃组件。光阀具有主动调控光线透过率和节能优势，该设备可以用作航天器、高速铁路、汽车、建筑物等的智能窗户和车后视镜、太阳镜、显示器等。

2、八十多年前，人们就开发了包含纳米颗粒的光阀(即悬浮粒子光阀)。尽管悬浮粒子调光膜已研发成功多年，但是这种调光膜的暗态为蓝色。在实际应用中，人们不太喜欢这种冷色调，而更倾向中间色调的灰色等非蓝色。可见以往技术中，悬浮粒子光阀暗态为蓝色，这种单调的冷色调不能满足人们对丰富多彩的多种颜色的需求。因此，需要开发一种更好地调制光阀暗态基色的技术。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种非蓝色基调的光阀、其制造方法以及调光玻璃组件，本发明提供的光阀可方便有效地调制非蓝色的暗态基色，满足人们对多种颜色的需求。

2、本发明提供一种光阀，其包括：依次复合的第一透明基底、第一透明电极、控光层、第二透明电极和第二透明基底，所述第一透明电极和第二透明电极相对设置；所述控光层包括聚合物基质，所述聚合物基质中散布有悬浮介质液滴，在所述悬浮介质液滴内分布有固体控光粒子；

3、所述固体控光粒子为蓝色颗粒和黄色颗粒的混合物，所述蓝色颗粒选自多碘化合物颗粒，黄色颗粒选自pbcro4颗粒；所述光阀暗态为非蓝色基调，亮态为透明。

4、本发明提供了一种非蓝色基调的光阀，此光阀的暗态为非蓝色基调，亮态为无色，其可方便有效地调制非蓝色的暗态基色，利于实际应用。

5、参见图1，图1为本发明的一些实施例提供的调光膜的结构示意图；其中，1为相对设置的两个透明电极，2为控光层，3为两个透明基底，21为聚合物基质，22为含固体控光粒子的悬浮介质液滴，23为固体控光粒子，即本发明的蓝色颗粒和黄色颗粒的混合物。

6、本发明实施例提供的光阀装置包括相对设置的两个透明电极1，为便于区分，可分别记为第一透明电极、第二透明电极。透明电极是具备导电性和高可见光透过率的部件，当前应用广泛的透明导电材料是氧化铟锡(ito)，ito薄膜的可见光透过率大于90％。透明薄膜型导电涂层可用作透明电极，它是利用半导体化合物如氧化锡、氧化铟、氧化锌等，或者在这些化合物中掺少量氟、锑等而制备的透明导电膜。为了确保透明电极的优秀性能，综合控制电极的厚度、阻抗与导电率、穿透率。一般透明电极的方阻低于500ω/□，可见光透过率大于80％，雾度低于5。

7、在本发明的实施例中，所述第一透明电极和第二透明电极各自独立地选自ito导电层、fzo导电层(氟掺杂氧化锌导电层)、izo导电层、gzo导电层(电导镓掺杂zno透明导电薄膜)、azo导电层(al掺杂zno)、pedot导电层(聚乙烯二氧噻吩导电层)、纳米ag线导电层、导电石墨烯和纳米cu线导电层，例如均为ito导电层。

8、本发明实施例的光阀在两个透明电极1之间设置有控光层2，其包括聚合物基质21，其中散布有多个含固体控光粒子的悬浮介质液滴22。并且，本发明实施例所述的固体控光粒子23为蓝色颗粒和黄色颗粒的混合物。本发明以多碘化合物颗粒混合铬酸铅(pbcro4)颗粒，作为固体控光粒子，可使光阀暗态呈非蓝色基调以及调控透明亮态。

9、本发明所述的固体控光粒子可以采用市售产品，也可以制备获得。例如，可采用铬酸钠、硝酸铅等原料通过水热反应，制备得到黄色固体控光粒子pbcro4。

10、本发明优选实施例的pbcro4固体控光粒子具体制备过程包括：依次加入离子型表面活性剂，聚乙二醇，na2cro4·4h2o和水，搅拌溶解，记为溶液a。pb(no3)2搅拌溶解于水，记为溶液b。快速搅拌下，将溶液b缓慢加入溶液a中，再将所得混合溶液加入水热反应釜中，在80～200℃搅拌反应5～25小时，自然冷却。将所得反应溶液离心，倒掉上清液，去除未反应的原料，瓶底为黄色生成物，洗涤得到黄色固体控光粒子23。其中，所述的离子型表面活性剂优选为十二烷基硫酸钠(sds)、十二烷基苯磺酸钠(sdbs)和十六烷基三甲基溴化铵(ctab)中的一种或多种；此外还可调控不同平均分子量的聚乙二醇(peg，如平均分子量400～60000)，及聚乙二醇的加入量等。

11、本发明一些实施例制备蓝色固体控光粒子的过程具体为：可向三颈圆底玻璃烧瓶中加入30g含20～22wt％硝化纤维素的乙酸异戊酯溶液、6g i2、70g乙酸异戊酯、无水cai2，并加热至40～50℃、优选为42～45℃。等i2溶解后，将无水甲醇、水和2，5-吡嗪二甲酸二水合物加入到上述三颈圆底玻璃烧瓶中，在40～50℃下加热搅拌反应，然后自然冷却。将所得反应溶液离心除去大颗粒产物，再将上清液离心，弃去上清液，得到多碘化物蓝色固体控光粒子23。

12、在本发明的实施例中，所述固体控光粒子的颗粒长度可为50～800nm，颗粒长度与颗粒宽度之间纵横比优选为2～30，更优选为3～25。一些具体示例中，黄色固体控光粒子颗粒长度为500nm，颗粒宽度为50nm，颗粒纵横比为10；或者，黄色固体控光粒子颗粒长度为410nm，颗粒宽度为50nm，颗粒纵横比为8.2；黄色固体控光粒子颗粒长度为350nm，颗粒宽度为60nm，颗粒纵横比为5.8。另外示例地，蓝色固体控光粒子颗粒长度为280nm，颗粒宽度为70nm，颗粒纵横比为4。

13、在本发明的实施例中，所述黄色颗粒和蓝色颗粒的质量比优选为(0.5～2)：1；通过两种颗粒的质量比调控，可形成不同的非蓝色暗态基色等。

14、本发明对所述控光层2中的聚合物基质、悬浮介质等并无特殊的限制；一般地，聚合物基质前体与悬浮介质存在匹配性的关系，主要体现在两者不能互溶，且两者的折射率尽可能接近，并且两者的密度尽可能接近。在本发明的实施例中，所述聚合物基质优选由具有不饱和键的有机硅油聚合物基质前体交联固化而成；形成所述悬浮介质液滴的材料可选自氟碳有机化合物、苯二酸酯、苯三酸酯、十二烷基苯、聚丁烯油、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、环氧大豆油、环氧亚麻籽油中的至少一种。

15、本发明实施例将引发聚合物基质前体交联固化的引发剂、含固体控光粒子23的悬浮介质的混合物和聚合物基质前体混合均匀，所得混合物称为控光层基质乳液；其涂覆于透明电极形成湿膜，固化，即得。

16、另外，本发明实施例所述的透明电极1分别形成于两个透明基底3上，对应为第一透明基底、第二透明基底。在本发明的一些实施例中，所述第一透明基底和第二透明基底是玻璃板，或者另一些实施例中，所述第一透明基底和第二透明基底是透明塑料片。

17、为了结合牢固、方便加工等，在本发明的实施例中，所述第一透明电极和/或第二透明电极上覆盖有粘结层。一般地，粘结层应与聚合物基质间具有较好的粘附力，能够防止控光层与透明电极间脱层导致调光膜丧失功能，并且粘结层材料不应与控光粒子反应而导致调光膜丧失功能。作为优选，所述粘结层材质包括环氧树脂、聚氨酯、聚酰亚胺树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯酸树脂、改性丙烯酸和有机硅树脂中的至少一种。

18、相应地，本发明提供如前文所述的光阀的制造方法，包括：

19、将固体控光粒子与悬浮介质混合，形成含固体控光粒子的悬浮介质的混合物；将聚合物基质前体、引发所述聚合物基质前体交联固化的引发剂、所述含固体控光粒子的悬浮介质的混合物进行混合，得到控光层基质乳液；

20、将上述控光层基质乳液涂覆在第一透明基底的第一透明电极上，形成控光层湿膜；

21、将第二透明基底上的第二透明电极覆盖在所述控光层湿膜上，对所述控光层湿膜进行交联固化，得到所述光阀。

22、本发明实施例分别提供固体控光粒子、悬浮介质、聚合物基质前体等；其中黄色、蓝色固体控光粒子具体制备过程可如前所述。本发明优选采用具有不饱和键的有机硅油聚合物基质前体，通过交联固化得到聚合物基质。

23、本发明实施例可在圆底玻璃烧瓶中，加入doip(间苯二甲酸二(2-乙基己)酯)或totm(偏苯三酸三(2-乙基己基)酯)等悬浮介质，并分批加入上述制备的黄色固体控光粒子的乙酸异戊酯分散液，通过旋转蒸发器除去乙酸异戊酯，最后优选在80℃下使用旋转蒸发器继续处理3小时。称量后计算出固体控光粒子的质量，然后再加入适量doip，混合均匀，优选使固体控光粒子/doip重量比＝1/12，得到含黄色固体控光粒子的悬浮液。同样地，本发明实施例可得到含蓝色固体控光粒子的悬浮液。

24、本发明实施例将光引发剂，制备的含黄色固体控光粒子23的液体悬浮介质的混合物、含蓝色固体控光粒子23的液体悬浮介质的混合物，以及制备的具有不饱和键的有机硅油聚合物基质前体，按一定质量比例混合均匀，得到控光层基质乳液。

25、其中，引发聚合物基质前体交联固化的引发剂优选为光引发剂，在本发明实施例中具体为光引发剂819；本发明可根据实际需要选择光引发剂的种类，并无特殊的限制，引发聚合物基质前体交联固化的引发剂优选为184(cas号947-19-3)，itx(cas号5495-84-1或者83846-86-0)，819(cas号162881-26-7)，1173(cas号7473-98-5)，bdk(cas号24650-42-8)，bp(cas号119-61-9)，tpo(cas号75980-60-8)，369(cas号119313-12-1)，907(cas号71868-10-5)中的至少一种。所述光引发剂的用量(质量百分比)优选为聚合物基质前体的0.05％～1％，更优选为0.1％～0.6％，再优选为0.2％～0.5％。

26、本发明实施例将上述控光层基质乳液用刮刀型自动涂膜涂布机涂在透明导电膜基底上，厚度优选为60～100微米，在控光层基质乳液湿膜上覆盖另一层透明导电膜基底，得到含控光层的湿膜。最后，可在氮气等保护气氛下，用紫外固化机使所述控光层湿膜进行交联固化，得到所述的光阀装置。

27、进一步地，本发明提供一种调光玻璃组件，其包含：第一玻璃板、第二玻璃板，和设置在所述第一玻璃板和第二玻璃板之间的如前文所述的光阀。

28、在本发明的一些实施例中，所述第一玻璃板和所述光阀之间优选设置有第一夹胶层，和/或，所述第二玻璃板和所述光阀之间优选设置有第二夹胶层。本发明实施例可采用常规的胶层，组装得到所述调光玻璃组件。

29、优选的，所述第一玻璃板和第二玻璃板选自无机玻璃、有机玻璃中至少一种。

30、优选的，所述第一玻璃板和第二玻璃板选自uv阻隔玻璃、ir阻隔玻璃、low-e玻璃、钢化玻璃、抗菌玻璃中至少一种。

31、优选的，所述第一玻璃板和第二玻璃板选自灰色玻璃、茶色玻璃等带有颜色的玻璃。

32、优选的，所述夹胶层材料选自eva胶膜(乙烯-醋酸乙烯酯胶膜)、tpu胶膜(热塑性聚氨酯胶膜)、pvb胶膜(聚乙烯醇缩丁醛)中至少一种。

33、优选的，所述夹胶层材料选自uv阻隔eva胶膜、uv阻隔tpu胶膜、uv阻隔pvb胶膜中至少一种。

34、优选的，所述夹胶层材料选自灰色eva胶膜、灰色tpu胶膜、灰色pvb胶膜中至少一种。

35、所述制造调光玻璃组件的方式没有特殊限制，为本领域调光玻璃组件的常规夹胶方式即可，如在层压机中夹胶、或在高压釜或夹胶箱/炉中夹胶等。

36、在本发明的实施例中，所述光阀的非蓝色基调为：在cielab颜色坐标里，5＜l＜40，-10＜a＜10，-10＜b＜10；优选10＜l＜30，-5＜a＜5，-5＜b＜5。

37、与现有技术相比，本发明提供的光阀包括：依次复合的第一透明基底、第一透明电极、控光层、第二透明电极和第二透明基底，所述第一透明电极和第二透明电极相对设置；所述控光层包括聚合物基质，所述聚合物基质中散布有悬浮介质液滴，在所述悬浮介质液滴内分布有固体控光粒子；所述固体控光粒子为蓝色颗粒和黄色颗粒的混合物，所述蓝色颗粒选自多碘化合物颗粒，黄色颗粒选自pbcro4颗粒；所述光阀暗态为非蓝色基调，亮态为透明。本发明所述的光阀基于多碘化合物颗粒和pbcro4颗粒的混合控光粒子，制备简便，可方便有效地调制非蓝色的暗态基色、透明亮态，利于满足人们对多种颜色的需求。