本發(fā)明屬于電解質(zhì)制備領(lǐng)域，具體涉及一種可用于電致變色的基于有機(jī)硅改性丙烯酸酯的超低收縮率的紫外固化全固態(tài)電解質(zhì)，及其這制備工藝和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

目前，電致變色器件在工作的過程中有著色和褪色兩種狀態(tài)，在褪色狀態(tài)下有著較高的透過率而與普通玻璃無異，當(dāng)通過施加一定電壓后，器件會產(chǎn)生顏色的變化，其中對紅外線的反射，能達(dá)到節(jié)能的作用。其顏色加深用于汽車后視鏡上時，又有防眩目的功能。目前電致變色產(chǎn)品已在建筑、汽車玻璃、后視鏡、家電面板、太陽眼鏡上有了一定的應(yīng)用。

電致變色器件能夠通過調(diào)節(jié)變色電壓的大小使器件產(chǎn)生透過率的變化，攔截一定的紅外、可見光，從而起到節(jié)能采光的作用。電解質(zhì)作為電致變色中十分重要的一個組分，對器件的性能有重要的影響。通常所用的電解質(zhì)分為液態(tài)、凝膠、固態(tài)電解質(zhì)三大類，其中固態(tài)電解質(zhì)有著穩(wěn)定性高、安全性能好、易封裝等優(yōu)點(diǎn)。但其與液態(tài)電解質(zhì)相比，也存在著導(dǎo)電性較低、固化過程中電解質(zhì)本身收縮使得電解質(zhì)與框膠之間存在間隙而影響器件美觀等不足，但由于其耐太陽輻射等優(yōu)良性能，使得其成為了工業(yè)化過程中的一種潮流。

在電致變色中所使用到的電解質(zhì)一般都是以液態(tài)電解質(zhì)為基礎(chǔ)，凝膠或者固態(tài)電解質(zhì)均是在液態(tài)電解質(zhì)的基礎(chǔ)上，通過加入一定的固化基體材料，使得液體被鎖定在基體中，從而產(chǎn)生凝膠化甚至固化的效果。液態(tài)電解質(zhì)組裝的電致變色器件，雖然存在著響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，但由于液體的腐蝕性以及易泄露等不足，使得其很難在實(shí)際應(yīng)用中廣泛使用。凝膠電解質(zhì)雖然在一定程度上解決了這方面的問題，但對產(chǎn)品安全性能要求日益增加的當(dāng)今社會，還是存在著諸多問題。固態(tài)電解質(zhì)因其固化后擁有固體的性能，不會因?yàn)槠骷钠茡p而使電解質(zhì)溢出。固化后電解質(zhì)強(qiáng)力黏結(jié)的性質(zhì)，對兩片玻璃基片的器件結(jié)構(gòu)而言，起到夾膠安全玻璃的效果；對柔性器件如pet為基片的結(jié)構(gòu)而言，凝膠電解質(zhì)的黏結(jié)力不夠，無法滿足使用要求，因此全固態(tài)化是行業(yè)趨勢。

純丙烯酸酯固態(tài)電解質(zhì)固化前后收縮率較高，器件封裝后固化電解質(zhì)時，會引起內(nèi)部收縮而產(chǎn)生空腔，導(dǎo)致良品率低無法使用。而有機(jī)硅改性丙烯酸酯的具有超低收縮率，無這類問題存在。此外，有機(jī)硅改性丙烯酸酯因si-o鍵、si-c鍵比無改性的丙烯酸酯c-o鍵，c-c鍵更強(qiáng)的鍵能，因此有機(jī)硅改性丙烯酸酯類固態(tài)電解質(zhì)耐太陽輻射、對高低溫等嚴(yán)苛環(huán)境的穩(wěn)定性更強(qiáng)，成為了工業(yè)化過程中的一種趨勢。

紫外固化與熱固化相比，對固化過程能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)控制，只需在需要固化的時候，用紫外線光源照射，就可以在幾秒的時間內(nèi)完全固化。專利uv8218225b2和cn101510038b中制備了一種熱固化的全固態(tài)電致變色器件，但這種方式在實(shí)用過程中，存在反應(yīng)速度慢、能耗高、制備工藝復(fù)雜等諸多不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于解決器件加工過程中電解質(zhì)的粘度工藝可調(diào)問題以及耐候性和電解質(zhì)固化收縮的問題，從而提出一種能全部解決這些問題的電解質(zhì)來組裝器件。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種全固態(tài)紫外固化電解質(zhì)，所述電解質(zhì)包含：15-35重量份的有機(jī)硅改性丙烯酸酯類預(yù)聚物、10-30重量份的活性稀釋劑、2-5重量份的光引發(fā)劑、0.1-1重量份的功能化助劑、25-75重量份的電解液。

優(yōu)選的，所述有機(jī)硅改性丙烯酸酯類預(yù)聚物為有機(jī)硅改性丙烯酸樹酯。

優(yōu)選的，所述有機(jī)硅改性丙烯酸酯由丙烯酸類衍生物與硅氧烷通過縮合反應(yīng)制得。

優(yōu)選的，所述的丙烯酸類衍生物包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丁基丙烯酸中的至少一種。

優(yōu)選的，所述的硅氧烷為含羥基的聚二甲基硅氧烷或八甲基環(huán)四硅氧烷。

優(yōu)選的，所述的電解液為含有0.1-2m鋰鹽的酯類有機(jī)溶劑或腈類有機(jī)溶劑。

優(yōu)選的，所述的酯類有機(jī)溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁內(nèi)酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、四氫呋喃中的至少一種；所述的腈類有機(jī)溶劑包括乙腈、三甲氧基丙腈中的至少一種；所述的鋰鹽為高氯酸鋰、三氟甲磺酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟磷酸鋰中的至少一種。

優(yōu)選的，所述的活性稀釋劑為丙烯酸異冰片酯、3，3，5-三甲基環(huán)己基丙烯酸酯、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、丙烯酸四氫呋喃酯、n-乙烯基吡咯烷酮等酯類或酮類物質(zhì)中的至少一種；所述的光引發(fā)劑為2,4,6-三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦、1-羥基-環(huán)己基-苯基甲酮、2-羥基-甲基苯基丙烷-1-酮、2,4,6-三甲基苯甲?；姿嵋阴ブ械闹辽僖环N。

本發(fā)明還公開了一種制備任一項(xiàng)所述的電解質(zhì)的方法，所述方法步驟如下：

先配制電解液；然后取相應(yīng)重量份的有機(jī)硅改性丙烯酸酯類預(yù)聚物、活性稀釋劑、功能化助劑混合并攪拌均勻；接著取相應(yīng)重量份的光引發(fā)劑；最后將上述所有物料混合并攪拌均勻，得到電解質(zhì)層，最后進(jìn)行紫外光照射處理。

本發(fā)明還公開了任一項(xiàng)所述的電解質(zhì)在電致變色器件加工領(lǐng)域中的應(yīng)用。

本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明所制備的全固態(tài)電解質(zhì)具有耐太陽輻射、超低收縮率、透過性好及固化程度和時間可控等優(yōu)點(diǎn)，制備加工工藝簡單，由此所組裝的電致變色器件性能良好，在電致變色領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。

附圖說明

為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中

圖1是實(shí)施例2所述的電解質(zhì)的電導(dǎo)率線形圖；

圖2是實(shí)施例3所述的電解質(zhì)的電導(dǎo)率線形圖；

圖3是實(shí)施例2所述的電解質(zhì)制得的電致變色器件的光譜圖；

圖4是實(shí)施例3所述的電解質(zhì)制得的電致變色器件的光譜圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1本實(shí)施公開了一種全固態(tài)紫外固化電解質(zhì)，所述電解質(zhì)包含：25重量份的有機(jī)硅改性丙烯酸酯類預(yù)聚物、20重量份的活性稀釋劑、3重量份的光引發(fā)劑、0.5重量份的功能化助劑、50重量份的電解液。

所述有機(jī)硅改性丙烯酸酯類預(yù)聚物為有機(jī)硅改性丙烯酸酯。

所述有機(jī)硅改性丙烯酸酯由丙烯酸衍生物與硅氧烷通過縮合反應(yīng)制得。

所述的丙烯酸類衍生物包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丁基丙烯酸中的至少一種。

所述的硅氧烷為含羥基的聚二甲基硅氧烷或八甲基環(huán)四硅氧烷。

所述的電解液為含有1m鋰鹽的酯類有機(jī)溶劑或腈類有機(jī)溶劑。

所述的酯類有機(jī)溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁內(nèi)酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、四氫呋喃中的至少一種；所述的腈類有機(jī)溶劑包括乙腈、三甲氧基丙腈中的至少一種；所述的鋰鹽為高氯酸鋰、三氟甲磺酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟磷酸鋰中的至少一種。

所述的活性稀釋劑為丙烯酸異冰片酯、3，3，5-三甲基環(huán)己基丙烯酸酯、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、丙烯酸四氫呋喃酯、n-乙烯基吡咯烷酮等酯類或酮類物質(zhì)中的至少一種；所述的光引發(fā)劑為2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、1-羥基-環(huán)己基-苯基甲酮、2-羥基-甲基苯基丙烷-1-酮、2,4,6-三甲基苯甲?；姿嵋阴ブ械闹辽僖环N。

實(shí)施例2本實(shí)施公開了一種全固態(tài)紫外固化電解質(zhì)，所述電解質(zhì)包含：15重量份的有機(jī)硅改性丙烯酸酯類預(yù)聚物、30重量份的活性稀釋劑、2重量份的光引發(fā)劑、1重量份的功能化助劑、25重量份的電解液。

優(yōu)選的，所述有機(jī)硅改性丙烯酸酯類預(yù)聚物為有機(jī)硅改性丙烯酸酯。

優(yōu)選的，所述有機(jī)硅改性丙烯酸酯由丙烯酸甲酯與聚二甲基硅氧烷通過縮合反應(yīng)制得。

優(yōu)選的，所述的電解液為含有1m高氯酸鋰的γ-丁內(nèi)酯溶液。

優(yōu)選的，所述的活性稀釋劑為3，3，5-三甲基環(huán)己基丙烯酸酯；所述的光引發(fā)劑為2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦。

該固態(tài)電解質(zhì)對玻璃的粘接性強(qiáng)，經(jīng)測試，玻璃對玻璃中間夾一層0.1mm的該固態(tài)電解質(zhì)層，經(jīng)完全固化后，其拉伸強(qiáng)度可達(dá)到9.3mpa，已經(jīng)可以媲美膠水的粘接性了。

兩片0.55mm厚度的透明玻璃中間充入0.1mm厚度的電解質(zhì)層，未加入電解質(zhì)時透過率為94％，加入電解質(zhì)并固化后透過率為91％。

將有機(jī)硅改性電解質(zhì)與聚氨酯改性電解質(zhì)同時放入q-sun氙燈試驗(yàn)箱中進(jìn)行加速老化，測試結(jié)果聚氨酯類電解質(zhì)老化1200h的效果與有機(jī)硅類電解質(zhì)2000h的效果相近，表明有機(jī)硅類電解質(zhì)比聚氨酯類電解質(zhì)的耐候性大為提高。

固態(tài)電解質(zhì)室溫電導(dǎo)率為2.31ms.cm^-1，隨著溫度的變化，電解質(zhì)的電導(dǎo)率在一定范圍內(nèi)呈線性變化，其變化曲線如圖1所示。

實(shí)施例3本實(shí)施公開了一種全固態(tài)紫外固化電解質(zhì)，所述電解質(zhì)包含：35重量份的有機(jī)硅改性丙烯酸酯類預(yù)聚物、15重量份的活性稀釋劑、5重量份的光引發(fā)劑、0.5重量份的功能化助劑、75重量份的電解液。

優(yōu)選的，所述有機(jī)硅改性丙烯酸酯類預(yù)聚物為有機(jī)硅改性丙烯酸酯。

優(yōu)選的，所述有機(jī)硅改性丙烯酸酯由丙烯酸乙酯與八甲基環(huán)四硅氧烷通過縮合反應(yīng)制得。

優(yōu)選的，所述的電解液為含有2m三氟甲磺酸鋰的三甲氧基丙腈有機(jī)溶劑。

優(yōu)選的，所述的活性稀釋劑為乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯；所述的光引發(fā)劑為2,4,6-三甲基苯甲?；姿嵋阴?。

該固態(tài)電解質(zhì)對玻璃的粘接性強(qiáng)，經(jīng)測試，玻璃對玻璃中間夾一層0.1mm的該固態(tài)電解質(zhì)層，經(jīng)完全固化后，其拉伸強(qiáng)度可達(dá)到12.5mpa。

兩片0.55mm厚度的透明玻璃中間充入0.1mm厚度的電解質(zhì)層，未加入電解質(zhì)時透過率為94％，加入電解質(zhì)并固化后透過率為90％。

固態(tài)電解質(zhì)室溫電導(dǎo)率為2.15ms.cm^-1，隨著溫度的變化，電解質(zhì)的電導(dǎo)率在一定范圍內(nèi)呈線性變化，其變化曲線如圖2所示。

實(shí)施例4本實(shí)施例公開了一種全固態(tài)紫外固化電解質(zhì)的制備方法，步驟如下：

1、在透明非導(dǎo)電基底a上鍍一層透明導(dǎo)電層b，在此基礎(chǔ)上再在上面鍍一層電致變色層c，制成所需要的工作電極??；

2、在透明非導(dǎo)電基底a上鍍一層透明導(dǎo)電層b，在此基礎(chǔ)上再在上面鍍一層離子存儲層d，制成所需要的對電極ⅱ；

3、在丁內(nèi)酯溶劑中溶解濃度為1m的高氯酸鋰liclo4，攪拌均勻，配制成所需要的電解液e；

4、在將預(yù)聚物有機(jī)硅改性丙烯酸酸酯、活性稀釋劑丙烯酸異冰片酯、3,3,5-三甲基環(huán)己基丙烯酸酯、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯以及功能性助劑按照20:8:1:6：0.1的比例混合并攪拌均勻，此混合物記為f；

5、將表面干燥和底部干燥的光引發(fā)劑按照3:5的比例混合并攪拌均勻，此混合物記為g；

6、將e、f、g按25:24:1的比例混合并攪拌均勻，組成器件中的電解質(zhì)層，此混合物記為h，經(jīng)紫外光照射，測得其固化收縮率為0.15％，遠(yuǎn)低于一般膠黏劑的收縮率(2-15％)；

7、調(diào)節(jié)紫外光的光強(qiáng)，取少許h將之平鋪于ⅰ的工作面上，使得燈源對h的光照強(qiáng)度為15mw/cm²,在此基礎(chǔ)上，通過照射5s、10s至50s，實(shí)現(xiàn)電解質(zhì)固化10％、20％直至100％的固化(固化過程和時間可控)，在此過程中，隨著電解質(zhì)預(yù)固化程度的增加，電解質(zhì)的粘度從1000cpa.s的低粘度直至變成固態(tài)。在達(dá)到目標(biāo)粘度后，在h周圍點(diǎn)一圈邊框膠避免其固化后與空氣或水分接觸，然后將d的工作面蓋在h上，形成一個類似三明治的結(jié)構(gòu)，再在紫外燈照射下使其完全固化，組成相應(yīng)的電致變色器件。此方法使得其能適應(yīng)任意需要的加工或封裝粘度。

使用實(shí)施例2和實(shí)施例3結(jié)合實(shí)施例4的方法制得的電致變色器件，各層的具體參數(shù)如表1：

表2

圖3和圖4分別是器件1和2的色譜圖，其中：圖3中的曲線中，上方透過率高的曲線是褪色的，下方透過率低的曲線是著色的。圖4中的曲線中，上方透過率高的曲線是褪色的，下方透過率低的曲線是著色的。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。