專(zhuān)利名稱(chēng)：熱敏調(diào)光材料及其制備方法和由其構(gòu)成的光學(xué)器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱敏調(diào)光材料及制備方法和光學(xué)器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熱敏調(diào) 光材料及其制備方法和由其構(gòu)成的光學(xué)器件。
背景技術(shù)：
與窗簾、百葉窗等傳統(tǒng)的遮陽(yáng)方式不同，用熱響應(yīng)材料制備的熱響應(yīng)智能窗可在 不需機(jī)械力就能夠即時(shí)調(diào)節(jié)入射光強(qiáng)及輻照熱量，這將大大方便人們的生活和工作。
熱響應(yīng)材料分為熱致散射、熱致變色以及同時(shí)具有這兩種功能的三種類(lèi)型。熱致 散射材料是指能隨溫度變化而自發(fā)改變光透過(guò)率，例如從透明狀態(tài)轉(zhuǎn)變至為乳白色的 光散射狀態(tài)(透明一渾濁轉(zhuǎn)變)的材料。熱致變色材料是指隨溫度變化而改變可見(jiàn)光 波段的吸收特性，產(chǎn)生肉眼可辨的顏色轉(zhuǎn)變的材料。而同時(shí)具有這兩種功能的材料則 是集上述兩種功能于一身，即隨溫度變化，既產(chǎn)生透明一渾濁轉(zhuǎn)變，又產(chǎn)生顏色轉(zhuǎn)變。
熱致散射聚合物材料的調(diào)光原理是在轉(zhuǎn)變溫度(即濁點(diǎn))以上，由于相分離、聚 集態(tài)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變而形成一些微相、微晶或折射率不匹配的微區(qū)，使入射光在材料內(nèi)部散 射而呈現(xiàn)渾濁態(tài)。在溫度降至濁點(diǎn)以下后，這些微相、微晶或微區(qū)逐漸消失，體系又 恢復(fù)成均一相，故而又呈現(xiàn)透明態(tài)。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合而言，熱致散射聚合物體系 需要滿(mǎn)足以下要求存在可逆的透明一渾濁轉(zhuǎn)變；透明態(tài)透過(guò)率275%，渾濁態(tài)透過(guò)率 ￡15%;體系渾濁態(tài)均勻，不會(huì)引起人眼不適；材料有一定的機(jī)械和力學(xué)性能，穩(wěn)定性 好；具有較高的透明一渾濁轉(zhuǎn)變的循環(huán)壽命。
已有的熱致散射聚合物材料有以下幾類(lèi)1)具有臨界溶解溫度(LCST)的水凝 膠。在水凝膠的LCST以上，水凝膠因與水發(fā)生可逆相分離而使體系呈現(xiàn)光散射狀態(tài)， 將其放入雙層玻璃或透明聚合物膜即組成具有熱響應(yīng)智能凝膠玻璃(Seeboth A, Schneider J， Patzak A. Materials for intelligent sun protecting glazing. Sol Energy Mater Sol Cells, 2000， 60: 263; Nitz P, Hartwig H. Solar control with thermotropic layers. Solar Energy: 2005,79:573)。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，由于其含水量過(guò)高( 90%)，而器件又需要特殊的密 封，導(dǎo)致水凝膠制成的熱響應(yīng)智能凝膠玻璃器件體積大而且厚，使用受到非常大的限 制。此外水凝膠的機(jī)械性能差，不能作為薄膜材料使用，同時(shí)也容易產(chǎn)生霉變。2)美
國(guó)專(zhuān)利5916972 (1999年)公布的熱致散射聚合物薄膜材料，該材料是由兩種或兩種 以上的聚合物的混合物組成。該聚合物間的相容程度和溫度相關(guān)，溫度低于最低臨界相 容溫度(LCST)時(shí)，聚合物組分間相容，為單一相態(tài)，材料透明；在LCST溫度以上， 共混的聚合物不相容，組分間產(chǎn)生相分離，材料不透明。這種熱致散射聚合物薄膜雖不 含水，但在制備過(guò)程需要使用對(duì)身體危害性很大的有機(jī)溶劑——如苯類(lèi)、卣代烴等， 加之這些有機(jī)溶劑不能完全除去，因而將殘留在成品聚合物薄膜中，影響其使用。3) 美國(guó)專(zhuān)利5,977201 (BASF公司)公布的一種光致交聯(lián)的熱致散射聚合物薄膜。該薄膜 的調(diào)光性也是基于共混聚合物的熱致相分離特性而獲得的。該成品薄膜中雖不含有機(jī) 溶劑，并提高了薄膜的機(jī)械性能，但其也存在不足首先需要特殊設(shè)計(jì)和仔細(xì)地制備 特定結(jié)構(gòu)的聚合物，包括分子量及其分布等，以實(shí)現(xiàn)和控制熱致相分離；其次在制備 時(shí)要先將兩種聚合物用有機(jī)溶劑溶解、配制成溶液、澆注到基材上，使溶劑揮發(fā)制成 薄膜后，再經(jīng)過(guò)紫外光進(jìn)行交聯(lián)，因而這種制備方法復(fù)雜，制備周期長(zhǎng)，還因需要使 用揮發(fā)性有機(jī)溶劑，既增加成本，又不利于環(huán)保。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的是針對(duì)已有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種新的熱敏調(diào)光材料。 本發(fā)明的次要目的是提供制備上述新的熱敏調(diào)光材料的方法。
本發(fā)明的再一目的是提供由制備的新的熱敏調(diào)光材料構(gòu)成的光學(xué)器件。 達(dá)到本發(fā)明首要目的而提供的一種新的熱敏調(diào)光材料，其特征在于厚度為0.6mm
的熱敏調(diào)光材料在呈透明態(tài)時(shí)的光學(xué)透過(guò)率>70%，呈渾濁態(tài)時(shí)的光學(xué)透過(guò)率<10%，
兩個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)變溫度差大于20 'C。
且該熱敏調(diào)光材料是由按重量百分比計(jì)為18~84%的聚合物多元醇和/或由聚合物 多元醇與二異氰酸酯反應(yīng)所生成的端羥基聚合物，15~80%的含羥基的碳-碳不飽和單體 經(jīng)過(guò)光或熱聚合反應(yīng)制得。
達(dá)到本發(fā)明次要目的而提供的制備上述新的熱敏調(diào)光材料的方法，其特征在于該 方法是先將按重量百分比計(jì)為18~84%的聚合物多元醇和/或由聚合物多元醇與二異氰 酸酯反應(yīng)所生成的端羥基聚合物，15~80%的含羥基的碳-碳不飽和單體，0.3~7%的光 引發(fā)劑混合均勻，然后將混合物倒入模具或涂布到支持基材上，用功率〉80w/cm的高 壓汞燈照射10-120秒即可制成片材或薄膜，或先將按重量百分比計(jì)為18~84%的聚合 物多元醇和/或由聚合物多元醇與二異氰酸酯反應(yīng)所生成的端羥基聚合物，15~80%的含
羥基的碳-碳不飽和單體，0.1~2%的熱引發(fā)劑混合均勻，然后將混合物倒入模具或涂 布到支持基材上，升溫至50 130'C保持6~10小時(shí)即可制成片材或薄膜。
其中該方法所用的聚合物多元醇為聚醚多元醇、脂肪族聚脂多元醇，以及由聚合 物多元醇與二異氰酸酯反應(yīng)所生成的端羥基聚合物中的至少一種，聚合物多元醇的分 子量為600~4000g/mol，端羥基聚合物的分子量為6000~20000g/mol。聚醚多元醇可選 用聚氧化乙烯多元醇、聚氧化丙烯多元醇、聚四氫呋喃多元醇、聚氧化苯乙烯多元醇； 脂肪族聚脂多元醇可選用由4~8個(gè)碳原子的二元酸和二元醇，以及由4~8個(gè)碳原子的 羥基脂肪酸所生成的聚脂多元醇。二異氰酸酯為脂肪族二異氰酸酯或芳香族二異氰酸 酯，如六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二苯甲烷二異 氰酸酯等。有關(guān)聚醚多元醇與二異氰酸酯的反應(yīng)方法，參見(jiàn)文獻(xiàn)陳用烈，曾兆華，楊 建文編著"輻射固化材料及其應(yīng)用"，63-69頁(yè)，化學(xué)工業(yè)出版社，2003年。
其中該方法所用的含羥基的碳-碳不飽和單體為含6~30個(gè)碳原子、2~6個(gè)氧原子， 且含有酯基、羥基、芳香環(huán)的化合物中的任一種，其分子量為130~500g/mol,折光指 數(shù)》1.4S。這類(lèi)單體可通過(guò)含羧基的苯乙烯與氧化乙烯、氧化丙烯、氧化苯乙烯等反應(yīng) 來(lái)制備，或者由(甲基)丙烯酸與環(huán)氧化合物反應(yīng)來(lái)制備。其制備方法參見(jiàn)王德中主 編"環(huán)氧樹(shù)脂生產(chǎn)與應(yīng)用"，化學(xué)工業(yè)出版社，2001年。
其中該方法所用的光引發(fā)劑為自由基型，具體可選用2-羥基-2甲基-l-苯基-l-丙酮、 1-羥基環(huán)己基苯基酮、二苯基甲酮、2， 4， 6-三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦、雙(2， 4， 6-三甲基苯甲酰)基苯基氧化膦、雙(2， 4， 6-三甲基苯甲酰)-(4, 4二甲基辛基 -2)氧化膦中的任一種；所用的熱引發(fā)劑也為自由基型，具體可選用過(guò)氧化苯甲酰、 過(guò)氧化環(huán)己酮、過(guò)氧化十二碳酰、偶氮二異丁睛或偶氮二異庚睛中的任一種。
本發(fā)明的片材或薄膜的厚度可以根據(jù)用途設(shè)計(jì)為0.1mm 3mm。 一般而言，厚度大 時(shí)，透明態(tài)和渾濁態(tài)的光學(xué)透過(guò)率都會(huì)變小，特別是渾濁態(tài)的光學(xué)透過(guò)率可以非常小； 當(dāng)薄膜做得很薄時(shí)，雖然材料在透明態(tài)光學(xué)透過(guò)率高，但在高溫渾濁態(tài)時(shí)的光學(xué)透過(guò) 率也比較高，透過(guò)率變化程度將變小。
為了提高材料的耐候性以及外觀，可在聚合的混合物中加入抗光、抗氧、抗老化的 光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑等助劑以及顏料、填料等，還可以在聚合的混合物中加入調(diào)整加 工工藝性能的流平劑、消泡劑等。這些助劑或填料等的加入都是本技術(shù)領(lǐng)域的公知常 識(shí)。
達(dá)到本發(fā)明的再一目的而提供由制備的新的熱敏調(diào)光材料構(gòu)成的光學(xué)器件，該器 件由基材、覆蓋層和夾持其中的熱敏調(diào)光材料制成的片材或薄膜構(gòu)成或由基材和涂布 其上的熱敏調(diào)光材料制成的薄膜構(gòu)成。
其中基材為塑料薄膜、塑料板、玻璃鋼紙、鋼帶、金屬板、平板玻璃、有機(jī)玻璃、 導(dǎo)電玻璃中的任一種；覆蓋層為透明的涂層、塑料薄膜或片材。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、 由于本發(fā)明制備的熱敏調(diào)光材料不含水，因而避免了水凝膠制成的熱響應(yīng)智能 凝膠玻璃因含水量過(guò)高所帶來(lái)的一系列問(wèn)題。
2、 由于本發(fā)明提供的制備方法中不使用有機(jī)溶劑，因而不僅可降低成本，避免有 機(jī)物揮發(fā)污染環(huán)境，對(duì)人體造成危害的問(wèn)題，而且所制備的熱敏調(diào)光材料中也不會(huì)含 有機(jī)溶劑。
3、 由于本發(fā)明提供的熱敏調(diào)光材料是利用其中所含的含羥基的碳-碳不飽和單體 在常溫下與聚醚多元醇和/或由聚醚多元醇與二異氰酸酯反應(yīng)所生成的端羥基聚合物有 較好的相容性，呈透明狀，而在較高溫度下，則與聚醚多元醇和/或由聚醚多元醇與二 異氰酸酯反應(yīng)所生成的端羥基聚合物產(chǎn)生相分離，不溶于聚醚多元醇和/或由聚醚多元 醇與二異氰酸酯反應(yīng)所生成的端羥基聚合物而使整個(gè)材料變得渾濁、不透明，且降溫 后又變得透明的可重復(fù)再現(xiàn)特性來(lái)呈現(xiàn)熱-光效應(yīng)的，因而其調(diào)光能力強(qiáng)，調(diào)光范圍大， 且還有較好的機(jī)械力學(xué)性能。
4、 由于本發(fā)明是采取的是先配成含聚醚多元醇和/或由聚醚多元醇與二異氰酸酯反 應(yīng)所生成的端羥基聚合物、引發(fā)劑、OH基碳-碳不飽和單體的可聚合混合物溶液，再 將溶液涂布到基材或澆注到模具中后，再采用光聚合固化或熱聚合固化的方式來(lái)制備 光學(xué)熱敏材料的，因此，制備方法簡(jiǎn)單、周期短、效率高，可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模性生 產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明一種光學(xué)器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明另一種光學(xué)器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述，有必要在此指出的是以下實(shí)施例只用于對(duì) 本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員根
據(jù)上述本發(fā)明內(nèi)容對(duì)本發(fā)明做出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。 因在實(shí)施例中使用了以下代號(hào)，特此說(shuō)明
PUA1=聚醚聚氨酯，是由甲苯二異氰酸酯、聚氧化乙烯(分子量800 g/mol)制 備，其分子量為9000 g/mol;
PUA 2=聚醚聚氨酯，是由甲苯二異氰酸酯、聚氧化乙烯(分子量800 g/mol)制 備，其分子量為7000 g/mol.
TDiol 1000和TDiol 2000是環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷共聚的聚醚二元醇，分子量分別 為1000 g/mol和2000 g/mol，天津第二石化廠商品；
1173 = 2-羥基-2甲基-l-苯基-l-丙酮，光引發(fā)劑，Ciba公司商品；
TPO = 2， 4， 6-三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦，光引發(fā)劑，Ciba公司商品。
另外，在以下實(shí)施例所獲得的材料的光學(xué)性能測(cè)試中，使用的是紫外-可見(jiàn)光分光 光度計(jì)測(cè)量透過(guò)率。
實(shí)施例1
本實(shí)施例是含羥基的碳-碳不飽和單體的制備。
將萘甲酸172g、甲基丙烯酸縮水甘油酯145g，四丁基溴化銨4g，對(duì)苯二酚0.15g, 于80 10(TC下，攪拌反應(yīng)至酸值恒定不變后結(jié)束反應(yīng)得單體1，該單體1的分子含18 個(gè)碳原子，含5個(gè)氧原子，折光指數(shù)1.56。
實(shí)施例2
本實(shí)施例是含羥基的碳-碳不飽和單體的制備。
將苯甲酸122g、丙烯酸縮水甘油酯145g，四丁基溴化銨4g，對(duì)苯二酚0.15g，于80 10(TC下，攪拌反應(yīng)至酸值恒定不變后結(jié)束反應(yīng)得單體2，該單體2的分子含13個(gè)碳 原子，含5個(gè)氧原子，折光指數(shù)1.52。
實(shí)施例3
本實(shí)施例是含羥基的碳-碳不飽和單體的制備。
將對(duì)乙烯基苯甲酸148g、環(huán)氧氯丙垸92g，四丁基溴化銨4g，對(duì)苯二酚0.15g，于 80~ IO(TC下，攪拌反應(yīng)至酸值恒定不變后結(jié)束反應(yīng)得單體3,該單體3的分子含12 個(gè)碳原子，含3個(gè)氧原子，折光指數(shù)1.52。
實(shí)施例4
本實(shí)施例為光固化制備熱敏調(diào)光薄膜。
將65g單體2、 16gTDio1 2000聚醚和3g光引發(fā)劑1173在室溫下混合均勻，然后 將混合物倒入已用硅垸脫模劑處理的長(zhǎng)20mm，寬20mm,深0.6mm不銹鋼模具，使 混合物流淌均勻，無(wú)氣泡時(shí)，再在表面覆蓋透明聚酯薄膜，最后用功率為120w/cm的 高壓汞燈照射15 30秒后取出得樣品A。該樣品A在室溫 80'C，其外觀無(wú)色透明，光 學(xué)透過(guò)率大于80%;在11(TC時(shí)，其外觀變?yōu)榘咨?，光學(xué)透過(guò)率小于5%。樣品A表現(xiàn) 出的熱-光效應(yīng)可以重復(fù)。
實(shí)施例5
本實(shí)施例為光固化制備熱敏調(diào)光薄膜。
將16g單體1、 5gTDio1 2000、 60gTDio1 1000和5g光引發(fā)劑1173在室溫下混合 均勻，然后將混合物倒入己用硅烷脫模劑處理的長(zhǎng)20mm，寬20mm，深0.6mm不銹 鋼模具，使混合物流淌均勻，無(wú)氣泡時(shí)，再在表面覆蓋透明聚酯薄膜，最后用功率為 120w/cm的高壓汞燈照射15~30秒后取出得樣品B。該樣品B在室溫 40'C，其外觀無(wú) 色透明，光學(xué)透過(guò)率大于75%;在60'C時(shí)，其外觀變?yōu)榘咨?，光學(xué)透過(guò)率小于10%。 樣品B表現(xiàn)出的熱-光效應(yīng)可以重復(fù)。
實(shí)施例6
本實(shí)施例為光固化制備熱敏調(diào)光薄膜。
將20g單體l、 10g單體2、 30gTDio1 1000、 30g PUA 1和5g光引發(fā)劑1173在室 溫下混合均勻，然后將混合物倒入己用硅垸脫模劑處理的長(zhǎng)20mm,寬20mm，深0.6mm 不銹鋼模具，使混合物流淌均勻，無(wú)氣泡時(shí)，再在表面覆蓋透明聚酯薄膜，最后用功 率為120w/cm的高壓汞燈照射15~30秒后取出得樣品C。該樣品C在室溫 45'C，其 外觀無(wú)色透明，光學(xué)透過(guò)率大于70%;在70'C時(shí)，其外觀變?yōu)榘咨鈱W(xué)透過(guò)率小于 10%。樣品C表現(xiàn)出的熱-光效應(yīng)可以重復(fù)。
實(shí)施例7
本實(shí)施例為光固化制備熱敏電致調(diào)光器件。
將30g單體1、10g單體2、30gTDio1 1000、 10g聚己內(nèi)脂多元醇(分子量lOOOg/mol) 和1.6g光引發(fā)劑TPO在室溫下混合均勻，然后將混合物灌入長(zhǎng)100mm，寬50mm,厚度 0.3mm的玻璃模具中。模具的上下面為導(dǎo)電玻璃，每一面導(dǎo)電玻璃的一個(gè)對(duì)邊連接到 0~36V可變的直流電源，導(dǎo)電玻璃的表面電阻率~50(0/口)，通電后玻璃表面溫度可升 高到60~8(TC。用功率為60~80w/cm的高壓汞燈照射模具1~2分鐘，使模具內(nèi)均勻、
無(wú)氣泡的混合物變得透明、固化，與電熱玻璃形成所需器件。所獲得的器件剖面結(jié)構(gòu)
見(jiàn)圖l，圖中1為作為基材的導(dǎo)電玻璃，2為覆蓋層的導(dǎo)電玻璃，3為本實(shí)施例制得的 光學(xué)薄膜材料。該器件中的光學(xué)薄膜材料在室溫~50匸下透明，光學(xué)透過(guò)率大于70%,通 電加熱到70'C后，器件變得渾濁，透光率降低至5%，該器件上的光學(xué)薄膜材料3表現(xiàn) 出的熱-光效應(yīng)可以重復(fù)。 實(shí)施例8
本實(shí)施例為熱固化制備熱敏調(diào)光薄膜。
將20g單體l、 5g單體3、 40gTDio1 1000， 0.2g偶氮二異庚睛在室溫下混合均勻， 然后將混合物倒入已用硅烷脫模劑處理的長(zhǎng)20mm，寬20mm，深0.6mm的不銹鋼模具， 模具先用硅烷脫模劑處理，使混合物流淌均勻，無(wú)氣泡時(shí)，再在表面覆蓋鋁板，最后 放入60 7(TC的烘箱中，保持10小時(shí)后取出得樣品E。該樣品E在室溫 60'C，其外觀 無(wú)色透明，光學(xué)透過(guò)率大于75%;在90'C時(shí)，其外觀變?yōu)榘咨?，光學(xué)透過(guò)率小于10%。 樣品E表現(xiàn)出的熱-光效應(yīng)可以重復(fù)。
實(shí)施例9
本實(shí)施例為熱固化制備熱敏調(diào)光薄膜。
將30g單體l、 35gTDio1 1000， 0.6g過(guò)氧化苯甲酰在室溫下混合均勻，然后將混 合物倒入已用硅烷脫模劑處理的長(zhǎng)20mm，寬20mm,深0.6mm的不銹鋼模具，模具先用 硅垸脫模劑處理，使混合物流淌均勻，無(wú)氣泡時(shí)，再在表面覆蓋鋁板，最后放入80~100 'C的烘箱中，保持8小時(shí)后取出得樣品F。該樣品F在室溫 60'C，其外觀無(wú)色透明， 光學(xué)透過(guò)率大于75%;在90'C時(shí)，其外觀變?yōu)榘咨?，光學(xué)透過(guò)率小于10%。樣品F表 現(xiàn)出的熱-光效應(yīng)可以重復(fù)。
實(shí)施例10
本實(shí)施例為光固化制備熱敏調(diào)光薄膜。
將30g單體1、 40g聚四氫呋喃二元醇(分子量1000)和2g光引發(fā)劑1173在室溫 下混合均勻，然后將混合物倒入長(zhǎng)為20mm，寬20mm,深0.6mm的不銹鋼模具，模具先 用硅垸脫模劑處理，使混合物流淌均勻，無(wú)氣泡，再在表面覆蓋透明聚酯薄膜，最后 用功率為120w/cm的高壓汞燈照射15-30秒后取出得樣品G。該樣品G在室溫 50'C， 其外觀無(wú)色透明，光學(xué)透過(guò)率大于75%;在8(TC時(shí)其外觀變?yōu)榘咨?，光學(xué)透過(guò)率小于 6%。樣品G表現(xiàn)出的熱-光效應(yīng)可以重復(fù)。
實(shí)施例11
本實(shí)施例為光固化制備熱敏調(diào)光薄膜。
將20g單體l、 20gPUAl、 20gTDio1 1000和0.3g光引發(fā)劑1173在室溫下混合均 勻，然后將混合物倒入長(zhǎng)為20mm,寬20mm，深0.6mm的不銹鋼模具，模具先用硅烷 脫模劑處理，再在表面覆蓋透明聚酯薄膜，最后用功率為120w/cm的高壓汞燈照射 15 30秒后取出得樣品H。該樣品H在室溫 40'C，其外觀無(wú)色透明，光學(xué)透過(guò)率大 于75%;在70'C時(shí)，其外觀變?yōu)榘咨?，光學(xué)透過(guò)率小于6%。樣品H表現(xiàn)出的熱-光 效應(yīng)可以重復(fù)。 實(shí)施例12
本實(shí)施例為光固化制備熱敏調(diào)光薄膜。
將30g單體l、 10gPUA2、 20gTDio1 1000和2g光引發(fā)劑1173在室溫下混合均 勻，然后將混合物倒入長(zhǎng)為20mm,寬20mm，深lmm的不銹鋼模具，模具先用硅垸脫 模劑處理，再在表面覆蓋透明聚酯薄膜，然后用功率為120w/cm的高壓汞燈照射15~30 秒后取出得樣品I。該樣品I在室溫 65。C，其外觀無(wú)色透明，光學(xué)透過(guò)率大于75%; 在100'C時(shí)，其外觀變?yōu)榘咨?，光學(xué)透過(guò)率小于6%。樣品I表現(xiàn)出的熱-光效應(yīng)可以 重復(fù)。
實(shí)施例13
本實(shí)施例為用涂布法光固化制備光-熱敏薄膜。
將65g單體2、 16gTDio1 1000聚醚和4g光引發(fā)劑1173在室溫下混合均勻，然后 將混合物涂布到長(zhǎng)100mm、寬50mm的聚四氟乙烯板上，涂層厚度為0.8mm，最后用 功率為120w/cm的高壓汞燈照射30秒后即可。所獲得的器件剖面結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2,圖中1 為作為基材的聚四氟乙烯板，3為本實(shí)施例涂布的光學(xué)薄膜材料。該器件上薄膜材料3 在室溫 8(TC，其外觀無(wú)色透明，光學(xué)透過(guò)率大于80%;在11(TC時(shí)該器件上薄膜材料 3的外觀變?yōu)榘咨?，光學(xué)透過(guò)率小于5%。該器件上薄膜材料3表現(xiàn)出的熱-光效應(yīng)可以 重復(fù)。
上述薄膜樣品在室溫下都有很高的透光率，但在較高的溫度下，薄膜樣品的透光 率很低，這些渾濁薄膜樣品在室溫放置一段時(shí)間后，將又變得透明，表現(xiàn)出可控制的 可逆熱致渾濁特性。
權(quán)利要求
1、一種熱敏調(diào)光材料，其特征在于厚度為0.6mm的熱敏調(diào)光材料在呈透明態(tài)時(shí)的光學(xué)透過(guò)率>70％，呈渾濁態(tài)時(shí)的光學(xué)透過(guò)率<10％，兩個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)變溫度差大于20℃。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱敏調(diào)光材料，其特征在于該熱敏調(diào)光材料是由按重量 百分比計(jì)為18~84%的聚合物多元醇和/或由聚合物多元醇與二異氰酸酯反應(yīng)所生成的 端羥基聚合物，15~80%的含羥基的碳-碳不飽和單體經(jīng)過(guò)光或熱聚合反應(yīng)制得。
3、 一種制備權(quán)利要求1 2所述的熱敏調(diào)光材料的方法，其特征在于該方法是先將 按重量百分比計(jì)為18~84%的聚合物多元醇和/或由聚合物多元醇與二異氰酸酯反應(yīng)所 生成的端羥基聚合物，15~80%的含羥基的碳-碳不飽和單體，0.3~7%的光引發(fā)劑混合 均勻，然后將混合物倒入模具或涂布到支持基材上，用功率〉80w/cm的高壓汞燈照射 10-120秒即可，或先將按重量百分比計(jì)為18~84%的聚合物多元醇和/或由聚合物多元 醇與二異氰酸酯反應(yīng)所生成的端羥基聚合物，15~80%的含羥基的碳-碳不飽和單體， 0.1~2%的熱引發(fā)劑混合均勻，然后將混合物倒入模具或涂布到支持基材上，升溫至 50 130'C保持6~10小時(shí)即可。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱敏調(diào)光材料的制備方法，其特征在于該方法所用的聚 合物多元醇為聚醚多元醇、脂肪族聚脂多元醇，以及由聚合物多元醇與二異氰酸酯反 應(yīng)所生成的端羥基聚合物中的至少一種，聚合物多元醇的分子量為600 4000g/mo1，端 羥基聚合物的分子量為6000~20000g/mol。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱敏調(diào)光材料的制備方法，其特征在于該方法所用的聚 醚多元醇為聚氧化乙烯多元醇、聚氧化丙烯多元醇、聚四氫呋喃多元醇、聚氧化苯乙 烯多元醇；脂肪族聚脂多元醇為由4 8個(gè)碳原子的二元酸和二元醇，以及由4 8個(gè)碳 原子的羥基脂肪酸所生成的聚脂多元醇。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3或4或5所述的熱敏調(diào)光材料的制備方法，其特征在于該方法 所用的含羥基的碳-碳不飽和單體為含6 30個(gè)碳原子、2~6個(gè)氧原子，且含有酯基、羥 基、芳香環(huán)的化合物中的至少一種，其分子量為130~500g/mol，折光指數(shù)》1.48。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3或4或5所述的熱敏調(diào)光材料的制備方法，其特征在于該方法 所用的光引發(fā)劑為自由基型的2-羥基-2甲基-l-苯基-l-丙酮、1-羥基環(huán)己基苯基酮、二 苯基甲酮、2， 4, 6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、雙(2， 4， 6-三甲基苯甲酰)基 苯基氧化膦、雙(2， 4， 6-三甲基苯甲酰)-(4， 4二甲基辛基-2)氧化膦中的任一種; 所用的熱引發(fā)劑為自由基型的過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化環(huán)己酮、過(guò)氧化十二碳酰、偶氮 二異丁睛或偶氮二異庚睛中的任一種。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱敏調(diào)光材料的制備方法，其特征在于該方法所用的光 引發(fā)劑為自由基型的2-羥基-2甲基-l-苯基-l-丙酮、1-羥基環(huán)己基苯基酮、二苯基甲酮、 2， 4， 6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、雙(2, 4， 6-三甲基苯甲酰)基苯基氧化膦、 雙(2， 4， 6-三甲基苯甲酰)-(4， 4二甲基辛基-2)氧化膦中的任一種；所用的熱引 發(fā)劑為自由基型的過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化環(huán)己酮、過(guò)氧化十二碳酰、偶氮二異丁睛或 偶氮二異庚睛中的任一種。
9、 一種用權(quán)利要求1 2所述的熱敏調(diào)光材料構(gòu)成的光學(xué)器件，其特征在于該器件 由基材(1)、覆蓋層(2)和夾持其中的熱敏調(diào)光材料制成的片材或薄膜(3)構(gòu)成或 由基材(1)和涂布其上的熱敏調(diào)光材料制成的薄膜(3)構(gòu)成。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱敏調(diào)光材料構(gòu)成的光學(xué)器件，其特征在于基材(1) 為塑料薄膜、塑料板、玻璃鋼紙、鋼帶、金屬板、平板玻璃、有機(jī)玻璃、導(dǎo)電玻璃中 的任一種；覆蓋層(2)為透明的涂層、塑料薄膜或片材。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的熱敏調(diào)光材料，其特征在于厚度為0.6mm的熱敏調(diào)光材料在呈透明態(tài)時(shí)的光學(xué)透過(guò)率＞70％，呈渾濁態(tài)時(shí)的光學(xué)透過(guò)率＜10％，兩個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)變溫度差大于20℃，且該熱敏調(diào)光材料是由按重量百分比計(jì)為18～84％的聚合物多元醇和/或由聚合物多元醇與二異氰酸酯反應(yīng)所生成的端羥基聚合物，15～80％的含羥基的碳-碳不飽和單體經(jīng)過(guò)光或熱聚合反應(yīng)制得。本發(fā)明還公開(kāi)了熱敏調(diào)光材料的制備方法和由制備的熱敏調(diào)光材料構(gòu)成的光學(xué)器件。本發(fā)明的熱敏調(diào)光材料調(diào)光能力強(qiáng)，調(diào)光范圍大，且還有較好的機(jī)械力學(xué)性能；本發(fā)明的制備方法不僅簡(jiǎn)單、周期短、效率高，可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模性生產(chǎn)，而且因不使用有機(jī)溶劑，可降低成本，避免有機(jī)物揮發(fā)污染環(huán)境的問(wèn)題。
文檔編號(hào)G02F1/01GK101382668SQ20071004992
公開(kāi)日2009年3月11日 申請(qǐng)日期2007年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月4日
發(fā)明者剛 馮, 王躍川 申請(qǐng)人:成都博深高技術(shù)材料開(kāi)發(fā)有限公司