一种用于光阀的悬浮介质材料及光阀的制作方法

本发明涉及电子控光材料领域，特别涉及一种用于光阀的悬浮介质材料、光阀及调光玻璃组件。

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，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。

2、根据光阀的基底不同，光阀可以以塑料片例如pet作为基底，一般被称为调光膜；也可以以玻璃作为基底，一般被称为调光玻璃。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。

3、调光膜和调光玻璃在制备过程中需要经过涂膜、固化、热压、干燥等多个步骤，这对调光膜控光层基质乳液的物理性质，比如流平性、附着力、热胀冷缩体积系数等均提出了要求，特别是对于悬浮颗粒调光膜，由于悬浮介质中含有固体控光粒子，所以在膜的涂布过程中更容易产生一些宏观表面缺陷，如缩孔、桔皮、刷痕、针孔、破膜等，严重影响了悬浮颗粒调光膜的生产合格率。

4、本专利发明人在提供了一种悬浮粒子光阀制备方法的基础上，创造性地引入丙烯酸异冰片酯作为特定种类丙烯酸酯单体，与丙烯酸酯单体通过加热聚合的手段制备含丙烯酸异冰片酯结构的特定种类大分子共聚物，形成其特有结构的悬浮介质用于制备悬浮粒子调光膜。采用本专利的丙烯酸聚合物作为光阀的悬浮介质，可以改善控光层基质乳液的流平性，明显降低涂层的内应力，减少涂层的体积收缩率，从而显著改善辐射固化涂层的附着力、收缩率等特性指标，进而大大减少调光膜生产工艺中的宏观缺陷数量，达到显著提高光阀产品合格率的目的。同时，发明人发现丙烯酸异冰片酯单体的添加还可以提高调光玻璃组件的抗热老化性能，满足实际使用需求。

技术实现思路

1、发明人在提出了一种光阀及光阀制备方法的基础之上，进一步改进了其悬浮介质的聚合物组成成分，用以改善聚合物基质乳液的物理性质，减少或避免制膜过程中诸如缩孔、桔皮、刷痕、针孔、破膜等缺陷的产生。

2、本发明的第一方面，提供一种用于光阀的悬浮介质材料，所述悬浮介质材料由包含以下单体在共聚催化剂作用下共聚得到：

3、(a)丙烯酸酯单体，

4、(b)丙烯酸异冰片酯，通式如下,

5、

6、其中，r1为ch3或h。

7、进一步地，所述(a)丙烯酸酯单体为丙烯酸烷基酯单体或丙烯酸羟基酯单体中的至少一种。

8、进一步地，所述丙烯酸烷基酯单体通式为

9、ch2＝cr2coo-r2'式(b)

10、其中，r2为ch3或h；r2'为cnh2n+1，n为1～18的整数。

11、进一步地，所述丙烯酸羟基酯单体通式为

12、ch2＝cr3coo-r3'式(c)

13、其中，r3为ch3或h；r3'为cqh2q-oh，q为1～8的整数。

14、进一步地，所述形成丙烯酸酯系共聚物的(a)、(b)单体之间的比例为，设总质量为100份，单体(a)所占比例在50～95质量份，单体(b)所占比例为5～50质量份。

15、进一步地，所述共聚催化剂为热引发的自由基催化剂，优选偶氮引发剂、氢化三丁基锡(n-bu3snh)/aibn、过硫酸铵、有机过氧化物中的至少一种。

16、进一步地，所述偶氮引发剂选自偶氮二异丁腈(aibn)、偶氮二异庚腈(abvn)、偶氮二异丁酸二甲酯(aibme)、偶氮二异丁脒盐酸盐(aiba)、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐(aibi)中的至少一种。

17、进一步地，所述丙烯酸酯系共聚物的峰值分子量为1000～10000。

18、进一步地，所述用于光阀的悬浮介质材料的制备方法包括：在保护气氛中，将单体(a)、单体(b)、分子量调节剂、自由基聚合催化剂与溶剂混合，加热进行聚合反应。优选的，所述分子量调节剂为硫醇类化合物；所述硫醇类化合物选自己硫醇；所述分子量调节剂的质量为单体(a)质量的5％～10％；所述自由基聚合引发剂的质量为单体(a)质量的0.5％～1％；所述聚合反应条件具体为加热至50℃～70℃反应15～30h，然后继续加热至回流并保持回流2～4h。

19、本发明的第二方面，提供一种光阀，包括：

20、第一透明基底，

21、形成于第一透明基底上的第一透明电极，

22、第二透明基底，

23、形成于第二透明基底上的第二透明电极，

24、所述第一透明电极和第二透明电极相对设置，以及

25、设置在所述第一透明电极和第二透明电极之间的控光层；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，所述悬浮介质含有上述具有异冰片官能团的丙烯酸酯系共聚物。

26、进一步地，所述悬浮介质还包括不导电液体；所述不导电液体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、环氧大豆油与环氧亚麻籽油中的至少一种。

27、进一步地，苯二酸酯可以是对苯二甲酸二辛酯，间苯二甲酸二(2-乙基己酯)，邻苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸二辛酯，邻苯二甲酸二异辛酯等；苯三酸酯可以是均苯三甲酸甲酯，偏苯三酸三辛酯，偏苯三酸三异癸酯等。

28、进一步地，所述固体控光粒子选自氧化物纳米棒、钙钛矿纳米棒与多碘化合物纳米棒中的一种或多种；所述固体控光粒子的颗粒长度为50～800nm；所述固体控光粒子的颗粒纵横比为2～30。

29、进一步地，所述悬浮介质和固体控光粒子的总质量与聚合物基质的质量比为1：(1～10)；所述悬浮介质中丙烯酸酯系共聚物与悬浮介质总质量的质量比为1：(1～5)；所述悬浮介质与固体控光粒子的质量比为1：(0.05～0.2)。

30、进一步地，所述聚合物基质为固态硅氧烷高聚物。

31、进一步地，所述聚合物基质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。

32、进一步地，向聚合物基质前体中加入光引发剂，以通过辐照引起聚合反应。所述光引发剂可以是本领域中常用的那些，例如可以选自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)，包括其中任一种或其任意组合。

33、进一步地，所述第一透明基底和第二透明基底是玻璃板和/或透明塑料片。

34、进一步地，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、izo导电层、gzo导电层、azo导电层、pedot导电层、纳米ag线导电层、导电石墨烯和纳米cu线导电层中的至少一种。

35、进一步地，所述第一透明电极和/或第二透明电极上覆盖有粘结层，所述粘结层材质包括环氧树脂、聚氨酯树脂、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。

36、本发明的第三方面，提供一种具有热稳定性的调光玻璃组件，包含

37、第一玻璃板和第二玻璃板，和

38、设置在所述第一玻璃板和第二玻璃板之间的如上所述的光阀。

39、本发明中，所述第一玻璃板和第二玻璃板的种类没有特殊限制，为本领域技术人员熟知的常规调光玻璃组件用透明玻璃即可，可以为普通玻璃如无机玻璃、有机玻璃，也可以为功能性玻璃，如uv阻隔玻璃、ir阻隔玻璃、low-e玻璃、钢化玻璃或抗菌玻璃等，也可选自灰色玻璃、茶色玻璃等带有颜色的玻璃。

40、进一步地，所述第一玻璃板和所述光阀之间设置有第一夹胶层，和/或所述第二玻璃板和所述光阀之间设置有第二夹胶层。

41、本发明中，所述第一夹胶层和第二夹胶层的种类没有特殊限制，为本领域技术人员熟知的常规调光玻璃组件用夹胶层，可以为eva胶膜、tpu胶膜、pvb胶膜，也可以为功能性胶膜，如uv阻隔eva胶膜、uv阻隔tpu胶膜、uv阻隔pvb胶膜等，也可以为具有一定颜色的胶膜，如灰色eva胶膜、灰色tpu胶膜、灰色pvb胶膜等。

42、本发明中，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。

43、本发明中光阀的悬浮介质由至少一种丙烯酸酯系共聚物得到，丙烯酸酯系共聚物中含有单元(b)具有异冰片基官能团结构的丙烯酸酯单体。与不含单元(b)的丙烯酸酯系共聚物相比，引入单元(b)即异冰片基官能团结构可以显著改善聚合物基质乳液在涂膜过程中的流平性，降低涂层材料的内应力，减少膜材料在受热膨胀和固化收缩过程中的体积变化指数，显著改善薄膜涂层的附着力，大大降低涂膜过程中的宏观缺陷，提高调光膜产品的合格率。此外，丙烯酸异冰片酯单体的添加还可以提高调光玻璃组件的抗热老化性能，满足实际使用需求。