一種智能中空調(diào)光玻璃及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能中空調(diào)光玻璃及其制備方法，屬于玻璃【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的智能中空調(diào)光玻璃由3層玻璃層、1層溫致變色層、1層塑料薄膜層、2層干燥空氣層組成；其制備方法是將特定組分按配比稱取后放入混合機(jī)中攪拌均質(zhì)化；形成總質(zhì)量濃度為5～25%的溶液經(jīng)真空脫泡，獲得均勻透明的溫敏性水溶液密封于塑料薄膜袋中，接著用丁基膠和結(jié)構(gòu)膠依次進(jìn)行玻璃層、溫致變色層、干燥空氣層、塑料薄膜層封邊，即可制得本發(fā)明的智能中空調(diào)光玻璃。本發(fā)明智能中空調(diào)光玻璃實(shí)現(xiàn)了根據(jù)環(huán)境溫度自動(dòng)進(jìn)行光調(diào)節(jié)，而且本發(fā)明透光性能好，原料環(huán)保，成本低，隔音、隔熱效果好，使用壽命長(zhǎng)，是一種有利于工業(yè)化生產(chǎn)的智能中空調(diào)光玻璃。
【專利說明】【技術(shù)領(lǐng)域】
[〇〇〇1] 本發(fā)明屬于玻璃【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種智能中空調(diào)光玻璃及其制備方法。 一種智能中空調(diào)光玻璃及其制備方法 【背景技術(shù)】
[0002] 調(diào)光玻璃已經(jīng)在歐美應(yīng)用近20余年，美國(guó)是調(diào)光玻璃的發(fā)源地，也是調(diào)光玻璃應(yīng) 用時(shí)間最早，應(yīng)用案例最為廣泛的國(guó)家。隨著市場(chǎng)進(jìn)一步成熟及客戶對(duì)此產(chǎn)品的認(rèn)識(shí)進(jìn)一 步加深，調(diào)光玻璃的應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛，已經(jīng)跨出建材領(lǐng)域的應(yīng)用框架，深入到家電玻璃面 板等應(yīng)用領(lǐng)域，發(fā)展?jié)摿薮蟆?br> [0003] 目前市面上實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的調(diào)光玻璃，幾乎都是電控型調(diào)光玻璃。電控調(diào)光玻璃的原 理比較容易理解：當(dāng)電控產(chǎn)品關(guān)閉電源時(shí)，電控調(diào)光玻璃里面的液晶分子會(huì)呈現(xiàn)不規(guī)則的 散布狀態(tài)，使光線無法射入，讓電控玻璃呈現(xiàn)不透明的外觀；通電后，里面的液晶分子呈現(xiàn) 整齊排列，光線可以自由穿透，此時(shí)電控液晶玻璃呈現(xiàn)透明狀態(tài)。中國(guó)專利CN202727454U 公開了一種智能電控調(diào)光玻璃，包含中空玻璃、粘合層、聚合物分散液晶層、導(dǎo)電層、硬質(zhì)膜 層，該智能電控調(diào)光玻璃具有降低工藝操作難度，提升隔音和隔熱的效果，美觀適用，但是， 它的調(diào)光功能是通過電源來控制，耗能大，生產(chǎn)成本高，自動(dòng)化程度不高，難以適應(yīng)市場(chǎng)的 發(fā)展。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 中國(guó)專利CN2861431Y公開了一種調(diào)光玻璃，它由兩層鋼化玻璃，一層液晶膠片層 壓組成，液晶膠片層處于兩層鋼化玻璃之間，并在液晶膠片中引出兩根導(dǎo)線。該調(diào)光玻璃是 在外電場(chǎng)作用下發(fā)生順磁性或逆磁性的原理，外加變壓控制器來控制玻璃的調(diào)光作用的， 當(dāng)玻璃通電時(shí)，其透光率達(dá)到77%以上，當(dāng)斷電時(shí)，其透光率達(dá)12%以下。雖然該玻璃操作程 序簡(jiǎn)單，可以調(diào)光，使用壽命長(zhǎng)，但是，其透光率低，自動(dòng)化程度低，耗能高，制作工藝繁瑣， 不利于工業(yè)化的生產(chǎn)。
[〇〇〇5] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中調(diào)光玻璃存在的透光率低，耗能大，生產(chǎn)成本高，自動(dòng)化程 度低等缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種智能調(diào)光中空玻璃。本發(fā)明的一種智能調(diào)光中空 玻璃，由3層玻璃層、1層溫致變色層、1層塑料薄膜層、2層干燥空氣層組成；玻璃層、溫致 變色層、塑料薄膜層與干燥空氣層是互相平行排列，第一層玻璃層與第二層玻璃層之間夾 裝有溫致變色層，第一層干燥空氣層處于第二層玻璃層與塑料薄膜層之間，而第二層干燥 空氣層則處于塑料薄膜層與第三層玻璃層之間。
[0006] 所述的玻璃層為浮法玻璃或超白玻璃中的一種；溫致變色層由塑料薄膜袋組成， 塑料薄膜袋和塑料薄膜層選自聚酯、共聚酯、聚丙烯、聚乙烯、尼龍、聚碳酸酯中的一種，厚 度為0. 05?0. 25mm ;塑料薄膜袋內(nèi)裝有溫敏性水溶液，將溫敏聚合物水溶液灌封于上述塑 料薄膜中有以下作用：1)可防止直接灌封于兩片玻璃中密封膠失效產(chǎn)生的泄露；2)制作方 便，不需將水溶液灌注于只有狹窄入口的兩片玻璃中間帶來的施工難度及產(chǎn)生氣泡、不均 勻等質(zhì)量問題；3)可以阻擋部分紫外線對(duì)水溶液造成的損害，提高耐候性能。
[0007] 其溫敏性水溶液包含溫敏性聚合物、粘度調(diào)節(jié)劑、紅外吸收功能粒子、大分子溶 齊IJ、添加劑。所述的溫敏性聚合物為含有疏水基團(tuán)的水溶性聚乙烯醇，尤其是指聚乙烯醇縮 醛。聚乙烯醇水溶性極佳，是一種用途非常廣泛的水性聚合物材料，常用來制備織物處理 齊IJ、乳化劑、紙張涂層、粘合劑等。在已報(bào)道的智能調(diào)光玻璃的配方中，通常是將它的交聯(lián)產(chǎn) 物與其它溫敏性聚合物共溶制備互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)，用于防止溫敏性聚合物在溫度響應(yīng)過程 中發(fā)生的體積收縮。在研究中，發(fā)明人意外的發(fā)現(xiàn)，通過將疏水性基團(tuán)引入到聚乙烯醇分子 鏈上來改變聚乙烯醇的水溶性質(zhì)，使其成為具有在特定溫度下產(chǎn)生響應(yīng)的溫敏性聚合物。 作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述的聚乙烯醇縮醛是聚乙烯醇縮丁醛（PVB)、聚乙烯醇縮 甲丁醛（PVF)、聚乙烯醇縮乙醛（PVA)、聚乙烯醇縮甲乙醛（PVFA)、聚乙烯醇縮乙苯甲醛、聚 乙烯醇縮乙丁醛中的一種或多種。
[0008] 通過與不同小分子醛的縮合或共縮合反應(yīng)，制備出具有不同響應(yīng)溫度的溫敏性 聚乙烯醇縮醛。本發(fā)明對(duì)發(fā)明人的難點(diǎn)之一是：由于聚乙烯醇縮醛的分子量、醛基含量及羥 基含量對(duì)其響應(yīng)溫度、遮陽(yáng)效果、穩(wěn)定性都有顯著的影響。因此本發(fā)明選擇更優(yōu)的聚乙烯醇 縮醛適用于本發(fā)明。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明智能調(diào)光玻璃中所述的聚乙烯醇縮 醛的分子量為50, 000?150,000,醛基含量10?50%，羥基含量40?80% ;更優(yōu)選地，聚乙 烯醇縮醛分子量為50, 000?100,000,醛基含量20?40%，羥基含量40?60%。在低于響 應(yīng)溫度時(shí)，含疏水性基團(tuán)的聚乙烯醇縮醛聚合物以分子水平溶解于水中形成各向同性水溶 液，呈無色透明狀態(tài)；而高溫下水溶性高分子將發(fā)生微觀層面的體積收縮，形成分子鏈的 微聚集和堆砌，其堆砌密度的差異導(dǎo)致折光率變化使光產(chǎn)生散射，材料轉(zhuǎn)變成白濁遮陽(yáng)狀 態(tài)。
[0009] 所述的粘度調(diào)節(jié)劑為吸水性樹脂，吸水性樹脂是普遍的；但是適用于本發(fā)明智能 調(diào)光玻璃的吸水性樹脂是選擇性的。主要考慮到吸水性樹脂與智能調(diào)光玻璃中其他組分的 適配。優(yōu)選地，本發(fā)明的吸水性樹脂尤指淀粉接枝丙烯酸鹽類、聚丙烯酰胺、交聯(lián)羧甲基纖 維素、交聯(lián)羧甲基纖維素接枝丙烯酰胺、交聯(lián)型羥乙基纖維素接枝丙烯酰胺聚合物、丙烯酸 交聯(lián)樹脂中的一種或多種的混合物。粘度調(diào)節(jié)劑是一種在水中只溶脹不溶解的親水性交 聯(lián)樹脂，它吸水膨脹后，形成具有一定強(qiáng)度的立體空間架構(gòu)，一方面可以增加水溶液的粘稠 度，防止灌封后的智能玻璃在使用中由于重力作用產(chǎn)生的"鼓肚"現(xiàn)象；另一方面，當(dāng)水溶液 中的溫敏性聚合物發(fā)生溫度響應(yīng)而產(chǎn)生體積收縮時(shí)，有利于維持整個(gè)體系的尺寸穩(wěn)定性， 可以防止智能玻璃的縮邊、變色不均勻、開裂等不良現(xiàn)象的發(fā)生，使整個(gè)體系具有很高的環(huán) 境工作范圍，其有效工作范圍在-20?80°C，在戶外使用條件下10?20年不變質(zhì)。
[〇〇1〇] 發(fā)明人在研究中意外的發(fā)現(xiàn)，采用通過在溫敏聚合物水溶液體系中引入對(duì)太陽(yáng) 光輻照強(qiáng)度產(chǎn)生響應(yīng)的功能性物質(zhì)即紅外吸收功能粒子，可以產(chǎn)生快速響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)智能調(diào) 光作用。其工作原理可能是：紅外吸收功能粒子可以將光能轉(zhuǎn)化為熱能，從而使溫敏聚合 物材料溫度升高，當(dāng)材料內(nèi)部溫度達(dá)到溫敏性材料的響應(yīng)溫度時(shí)，可以產(chǎn)生快速響應(yīng)，實(shí)現(xiàn) 智能調(diào)光。
[〇〇11] 但是紅外吸收功能粒子的選取是本發(fā)明最大的難點(diǎn)。發(fā)明人的研究中很意外的發(fā) 現(xiàn)，所述的紅外吸收功能粒子為含有銫鎢青銅、二氧化釩、氧化錫銦的一種或者多種時(shí)，才 能與智能調(diào)光玻璃中的其他組分適配，才能產(chǎn)生快速響應(yīng)智能調(diào)光的目的。本發(fā)明上述紅 外吸收功能粒子粒徑為20?500nm的納米粒子。該粒子具有紅外吸收特性，即通過吸收太 陽(yáng)光中的紅外線，使其自身溫度升高。所述的大分子溶劑為聚乙二醇、聚丙二醇、聚氧乙烯 醚的一種或者多種的組合物，其中優(yōu)選分子量為200?600的聚乙二醇、聚丙二醇、聚氧乙 烯醚一種或者多種的組合物。大分子溶劑有：1)可顯著改變水溶液的響應(yīng)溫度；2)可提高 水溶液的耐高溫性能；3)可提高水溶液的耐低溫性能的作用。
[0012] 將溫敏聚合物水溶液灌封于上述塑料薄膜中有以下作用：1)可防止直接灌封于 兩片玻璃中密封膠失效產(chǎn)生的泄露；2)制作方便，不需將水溶液灌注于只有狹窄入口的兩 片玻璃中間帶來的施工難度及產(chǎn)生氣泡、不均勻等質(zhì)量問題；3)可以阻擋部分紫外線對(duì)水 溶液造成的損害，提商耐候性能。
[0013] 本發(fā)明的智能調(diào)光玻璃的水溶液體系中還可以加入光穩(wěn)定劑和/或抗氧化劑。光 穩(wěn)定劑包括紫外吸收劑、猝滅劑或自由基撲捉劑。光穩(wěn)定劑或抗氧化劑在現(xiàn)有技術(shù)中常見 的各種水溶性添加劑中選取。例如：紫外吸收劑包括二苯甲酮類、苯并三氮唑類、苯甲酸苯 酯類、水楊酸酯類或三嗪類，猝滅劑選自有機(jī)鎳絡(luò)合物，自由基撲捉劑選自哌啶類。
[0014] 本發(fā)明的智能調(diào)光中空玻璃的調(diào)光原理是溫致變色層可根據(jù)環(huán)境溫度自動(dòng)調(diào)節(jié) 透光率，當(dāng)輻照強(qiáng)度低于600W/m 2,環(huán)境溫度低于水溶液的響應(yīng)溫度時(shí)，玻璃具有優(yōu)異的透 光性，在波長(zhǎng)范圍為380?780nm的光透率大于80% ;而當(dāng)輻照強(qiáng)度大于600W/m2,環(huán)境溫 度高于水溶液的響應(yīng)溫度時(shí)，玻璃呈現(xiàn)不透明狀態(tài)，在波長(zhǎng)范圍為380?780nm的透光率 小于10% ;并且遮陽(yáng)系數(shù)可達(dá)0.40以下起到隔熱調(diào)光作用；干燥空氣層起到隔音、隔熱作 用；中間的塑料薄膜可進(jìn)一步降低傳熱系數(shù)，所以，本發(fā)明的智能調(diào)光玻璃是一種根據(jù)環(huán)境 溫度自動(dòng)調(diào)光，響應(yīng)速度快，隔熱、隔音好，生產(chǎn)成本低，加工制備簡(jiǎn)單、環(huán)保，使用壽命長(zhǎng)的 一種環(huán)保型智能中空調(diào)光玻璃。
[0015] 本發(fā)明的智能中空調(diào)光玻璃的制備方法，它包含如下步驟： (1) 將權(quán)利要求4-9任一所述的組分按配比稱取后放入混合機(jī)中攪拌均質(zhì)化； (2) 形成總質(zhì)量濃度為5?25%的溶液經(jīng)真空脫泡，獲得均勻透明的溫敏性水溶液； (3) 將溫敏性水溶液密封于塑料薄膜袋中； (4) 用丁結(jié)構(gòu)膠和丁基膠進(jìn)行第一層玻璃層、溫致變色層、第二層玻璃層第一層干燥空 氣層、塑料薄膜層、第二層干燥空氣層、第三層玻璃層依次進(jìn)行封邊，即可制得本發(fā)明的智 能中空調(diào)光玻璃。
[0016] 與現(xiàn)在技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明的智能中空調(diào)光玻璃可以根據(jù)環(huán)境 溫度自動(dòng)進(jìn)行透光率的調(diào)節(jié)，而且透光性能好，原料環(huán)保，成本低，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，隔音、隔 熱效果好，是一種使用壽命長(zhǎng)，調(diào)光效果好的環(huán)保智能中空調(diào)光玻璃，適應(yīng)市場(chǎng)的需求，有 利于大規(guī)模的推廣和應(yīng)用。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明的智能中空調(diào)光玻璃的結(jié)構(gòu)示意圖； 其中玻璃層1、溫致變色層2、干燥空氣層3、塑料薄膜層4。 【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面采用具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的內(nèi)容 以下內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā) 明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫 離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù) 范圍。
[0019] 實(shí)施例1、一種智能中空調(diào)光玻璃及其制備方法 具體結(jié)構(gòu)參看圖1，它由3層玻璃層、1層溫致變色層、1層塑料薄膜層、2層干燥空氣層 組成，圖中1為玻璃層、2為溫致變色層、3為干燥空氣層、4為塑料薄膜層；玻璃層、溫致變 色層、塑料薄膜層與干燥空氣層是互相平行排列，第一層玻璃層與第二層玻璃層之間夾裝 有第溫致變色層，第一層干燥空氣層處于第二層玻璃層與塑料薄膜層之間，而第二層干燥 空氣層則處于塑料薄膜層與第三層玻璃層之間。
[0020] 本發(fā)明的智能中空調(diào)光玻璃的溫敏性水溶液組分如下：
【權(quán)利要求】
1. 一種智能中空調(diào)光玻璃，其特征在于，它由3層玻璃層、1層溫致變色層、1層塑料薄 膜層、2層干燥空氣層組成；玻璃層、溫致變色層、塑料薄膜層與干燥空氣層是互相平行排 列，第一層玻璃層與第二層玻璃層之間夾裝有溫致變色層，第一層干燥空氣層處于第二層 玻璃層與塑料薄膜層之間，而第二層干燥空氣層則處于塑料薄膜層與第三層玻璃層之間。
2. 如權(quán)利要求1所述的智能中空調(diào)光玻璃，其特征在于，所述的玻璃層為浮法玻璃或 超白玻璃中的一種。
3. 如權(quán)利要求1所述的智能中空調(diào)光玻璃，其特征在于，所述的溫致變色層由塑料薄 膜袋組成，塑料薄膜袋和塑料薄膜層選自聚酯、共聚酯、聚丙烯、聚乙烯、尼龍、聚碳酸酯中 的一種，厚度為0. 05?0. 25_。
4. 如權(quán)利要求3所述的智能中空調(diào)光玻璃，其特征在于，所述的塑料薄膜袋內(nèi)裝有溫 敏性水溶液；所述的溫敏性水溶液包含溫敏性聚合物、粘度調(diào)節(jié)劑、紅外吸收功能粒子、大 分子溶劑、添加劑。
5. 如權(quán)利要求4所述的智能中空調(diào)光玻璃，其特征在于，所述的溫敏性聚合物為含有 疏水基團(tuán)的水溶性聚乙烯醇，優(yōu)選聚乙烯醇縮醛，所述的聚乙烯醇縮醛是聚乙烯醇縮丁醛 (PVB)、聚乙烯醇縮甲丁醛（PVF)、聚乙烯醇縮乙醛（PVA)或聚乙烯醇縮甲乙醛（PVFA)、聚乙 烯醇縮乙苯甲醛、聚乙烯醇縮乙丁醛中的一種或多種。
6. 如權(quán)利要求5所述的智能調(diào)光中空玻璃，其特征在于，所述的聚乙烯醇縮醛的分子 量為50, 000?150,000,醛基含量10?50%，羥基含量40?80%;優(yōu)選的聚乙烯醇縮醛優(yōu) 選分子量為50, 000?100,000,醛基含量20?40%，羥基含量40?60%。
7. 如權(quán)利要求4所述的智能中空調(diào)光玻璃，其特征在于，所述的粘度調(diào)節(jié)劑為吸水性 樹脂，優(yōu)選淀粉接枝丙烯酸鹽類、聚丙烯酰胺、交聯(lián)羧甲基纖維素、交聯(lián)羧甲基纖維素接枝 丙烯酰胺、交聯(lián)型羥乙基纖維素接枝丙烯酰胺聚合物、丙烯酸交聯(lián)樹脂中的一種或多種。
8. 如權(quán)利要求4所述的智能中空調(diào)光玻璃，其特征在于，所述的紅外吸收功能粒子為 銫鎢青銅、二氧化釩、氧化錫銦中的一種或者兩種的組合物，優(yōu)選的紅外吸收功能粒子的粒 徑為20?500nm。
9. 如權(quán)利要求4所述的智能中空調(diào)光玻璃，其特征在于，所述的大分子溶劑為聚乙二 醇、聚丙二醇、聚氧乙烯醚中的一種或者兩種的組合物，優(yōu)選的分子量為200?600聚乙二 醇、聚丙二醇、聚氧乙烯醚中的一種或者兩種的組合物；所述的添加劑為光穩(wěn)定劑，包括紫 外吸收劑、猝滅劑或自由基撲捉劑，紫外吸收劑選自二苯甲酮類、苯并三氮唑類、苯甲酸苯 酯類、水楊酸酯類或三嗪類中的一種或多種，猝滅劑選自有機(jī)鎳絡(luò)合物，自由基撲捉劑選自 哌啶類。
10. 如權(quán)利要求1所述的智能中空調(diào)光玻璃的制備方法，其特征在于，它包含如下步 驟： (1) 將權(quán)利要求4-9任一所述的組分按配比稱取后放入混合機(jī)中攪拌均質(zhì)化； (2) 形成總質(zhì)量濃度為5?25%的溶液經(jīng)真空脫泡，獲得均勻透明的溫敏性水溶液； (3) 將溫敏性水溶液密封于塑料薄膜袋中； (4) 用丁結(jié)構(gòu)膠和丁基膠進(jìn)行第一層玻璃層、溫致變色層、第二層玻璃層第一層干燥空 氣層、塑料薄膜層、第二層干燥空氣層、第三層玻璃層依次進(jìn)行封邊，即可制得本發(fā)明的智 能中空調(diào)光玻璃。
【文檔編號(hào)】C08K3/08GK104062776SQ201410315953
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】宣英男, 張強(qiáng) 申請(qǐng)人:蘇州珀力瑪高分子材料有限公司