CN106502020A - 一种可控导电调光结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可控导电调光结构及其制作方法，该结构包括两透明基底、一封闭式框胶和一液晶功能层；封闭式框胶用于贴合两透明基底，且与两透明基底形成一液晶盒，液晶功能层设置在所述液晶盒内；两透明基底相贴合的表面皆通过涂布导电浆料并烘干而形成有导电膜层。本发明的可控导电调光结构，制作成本低，安装使用方便，且为柔性结构，所选材质可进行大曲面弯曲，适用于多种工作环境。

Description

一种可控导电调光结构及其制作方法

技术领域

本发明涉及建筑材料、装饰材料，特别涉及一种可控调光结构。

背景技术

玻璃窗可以透光、防风和阻挡灰尘，是建筑物、汽车等必不可少的组件。在炎炎夏日，随着温度升高和光线增强，还需要挡光板以及窗帘等配合使用以防止阳光的直接照射和紫外线的辐射。此外，普通玻璃窗无法满足人们在一些特定场合的使用需求，如在高楼场所视野透明的光亮感和个人起居室的私密感的随意切换。为解决这一问题，智能调光玻璃应运而生，其可以根据室内外光线或温度的变化来控制可见光、紫外光的透过率，在隔离空间的同时，也能够调节采光和视线，大大方便了人们的生活。

上个世纪已经有国外的科研学者发现聚合物分散液晶具有极高透光率的同时，也能够提高私密性，同时具有优秀的保温、隔离紫外线的能力。利用液晶的这一性质，液晶调光玻璃作为智能调光玻璃而发展起来。如中国专利CN201510377679.0公开的智能调光玻璃中采用了液晶调光技术，制备出基于液晶聚合物的液晶调光玻璃，其原理是液晶分子在不同强度电场中对光线的散射程度不同。该技术的缺点是工艺复杂、良品率低，更重要的是该调光玻璃采用了两层ITO导电玻璃，价格昂贵，因而这种液晶调光玻璃虽然已经市场化，由于成本太高，很难普及。此外，目前的液晶调光玻璃无法曲面弯曲，适用环境受限严重。

除上述的液晶调光玻璃外，其他智能调光玻璃液都有自身的缺陷。如中国专利CN105068242A提供了一种智能调光玻璃，其需要机电牵引机构，导致安装空间大、无法使用于小型密闭空间如汽车内部，且结构复杂，不适于简易安装的环境。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种可控导电调光结构及其制作方法，旨在降低成本，简化安装使用方法，同时使其可以曲面弯曲以适用多种环境。

为了实现上述发明目的，本发明采取了以下技术方案，

本发明的可控导电调光结构，包括两透明基底、一封闭式框胶和一液晶功能层；所述封闭式框胶用于贴合两透明基底，且与两透明基底形成一液晶盒，所述液晶功能层设置在所述液晶盒内；其特点在于：两透明基底相贴合的表面皆通过涂布导电浆料并烘干而形成有导电膜层；

所述导电浆料的各原料按质量百分比的构成为：

所述粘结剂为水性丙烯酸树脂或水性聚氨酯树脂；所述水性丙烯酸树脂为牌号S-20、S-70、S-90、S-120、S-160、S-812、S-820中的至少一种；所述水性聚氨酯树脂为拜耳水性聚氨酯树酯Bayhydrol B130、Bayhydrol F245中的至少一种。

所述增稠剂为羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠中的至少一种；

所述小分子分散剂为十二烷基苯磺酸钠、六偏磷酸钠、乙醇、异丙醇、丙三醇中的至少一种；

所述流平剂为Zonyl FSO、Zonyl FSJ、Zonyl FSA、Zonyl FS-520中的至少一种；

所述消泡剂为德国迪高Foamex810、Foamex825、Foamex843中的至少一种。

所述透明基底为PET薄膜、PC薄膜、PP薄膜、PMMA薄膜、PVC薄膜或无机玻璃。

形成所述液晶功能层的液晶材料为胆甾醇壬酸脂。

所述胶框采用日本三井XN-5A边框胶。

上述可控导电调光结构的制作方法，包括如下步骤：

(1)将银纳米线、石墨烯、PEDOT：PSS、粘结剂、增稠剂、小分子分散剂、流平剂、消泡剂及水按比例混合均匀，得导电浆料；

将所述导电浆料通过涂布机涂布在透明基底的一面，然后烘干，形成导电膜层；在所述导电膜层的一个边角焊接铬锆铜电极；

(2)将框胶涂布在一完成步骤(1)的透明基底上、位于导电膜层所在一面的周边，且使导电膜层上的铬锆铜电极位于框胶所包围区域的***；

(3)将液晶材料注入框胶所包围区域，形成液晶功能层；

(4)在完成步骤(3)的透明基底上贴合另一完成步骤(1)的透明基底，然后将框胶固化，将两透明基底的导电膜层上的铬锆铜电极引出并连接电源，即完成可控导电调光结构的制作。

本发明的可控导电调光结构的工作原理是：胆甾醇液晶呈扁平层状排列，当光束通过这层液晶时，不通电时排列混乱，阻止光线通过。当通电时导通，排列变得有秩序，使光线通过变得透明。

本发明采用的导电层主要为银纳米线、PEDOT:PSS、石墨烯；其中银纳米线、PEDOT:PSS的制备成本明显比ITO玻璃低，且无需采用磁控溅射，避免了大型昂贵设备的使用；石墨烯为近年来的研究热点材料，具有极高的透明度，单层透过率为97.7％，且厚度极薄，仅有一个原子层的厚度，同时具有极高的电导率，电子迁移率为15000cm²/(v.s)。

本发明的有益效果体现在：

1、本发明的可控导电调光结构，制作成本低，安装使用方便，且为柔性结构，所选材质可进行大曲面弯曲，弯曲90℃、反复弯折1000次，无不良影响，因此适用于多种曲面工作环境。

2、本发明的可控导电调光结构，通过设计合适的导电层以替代ITO玻璃，同时采用具有低响应时间的液晶，显著降低了成本，透明与非透明转换的响应速度快，提高了整体性能，适于工业化推广。

3、本发明的可控导电调光结构具有抗水、酒精、丙酮浸泡和耐高温的良好性能，适用于较为严苛的工作环境，性能稳定、安全可靠。

附图说明

图1为本发明可控导电调光结构的平面示意图；

图中标号：1为透明基底，2为导电膜层，3为封闭式，4为液晶功能层，5为铬锆铜电极。

具体实施方式

下面通过实施例和附图来对本发明的技术方案做清晰的阐述说明。

下述实施例所用原料型号、厂家如下：

银纳米线：通过醇还原方法制备，长度20-40μm，直径30-50nm；

PEDOT:PSS，购买自上海莼源植物化学有限公司；

石墨烯粉体，源自合肥微晶材料科技有限公司；

水性聚氨酯树脂Bayhydrol B130，购买自上海源禾化工有限公司；

乙醇，购买自合肥美丰化工有限公司；

羧甲基纤维素钠，购买自合肥美丰化工有限公司；

流平剂Zonyl FSO，购买自广州和氏璧化工材料有限公司；

消泡剂Foamex810，购买自上海凯茵化工有限公司；

实施例1

如图1所示，本实施例的可控导电调光结构，包括两透明基底1、一封闭式框胶3和一液晶功能层4；封闭式框胶用于贴合两透明基底，且与两透明基底形成一液晶盒，液晶功能层设置在液晶盒内；两透明基底相贴合的表面皆通过涂布导电浆料并烘干而形成有导电膜层2；导电膜层边角处设置有铬锆铜电极5。

导电浆料的各原料按质量百分比的构成如表1所示，余量为水。

可控导电调光结构的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将银纳米线、石墨烯、PEDOT：PSS、水性聚氨酯树脂Bayhydrol B130、羧甲基纤维素钠、乙醇、流平剂Zonyl FSO、消泡剂Foamex810及水按比例混合均匀，得导电浆料；

将导电浆料通过涂布机涂布在透明基底PET的一面，然后120℃烘30min，形成导电膜层；在导电膜层的一个边角焊接铬锆铜电极；

(2)将框胶涂布在一完成步骤(1)的PET上、位于导电膜层所在一面的周边，且使导电膜层上的铬锆铜电极位于框胶所包围区域的***

(3)将胆甾醇壬酸脂注入框胶所包围区域，形成液晶功能层；

(4)在完成步骤(3)的PET基底上贴合另一完成步骤(1)的PET基底，然后将框胶固化，将两基底的导电膜层上的铬锆铜电极引出并连接电源，即完成可控导电调光结构的制作。

实施例2～6

实施例2～6的可控导电调光结构与实施例1相同，区别仅在于导电浆料的配方，具体见表1。

表1

对各实施例制备的调光玻璃进行如下测试：

1、使用DRTG-81透光率仪测试通电前后的透过率。

2、采用弯折试验机WJJ-6C进行抗弯折实验，弯折角度90°，制样长×宽×高为150×50×3(mm)，弯折次数为1000次，定义弯折后不影响通电前后的透过率为良好，否则为差。

3、耐溶剂性测试：将制备的样品分别浸泡于水、酒精、丙酮中24h，定义浸泡后不影响通电前后的透过率为良好，否则为差。

4、高温测试：将制备的样品于烘箱中100℃保温24h，定义高温后不影响通电前后的透过率为良好，否则为差。

测试结果见表2。

表2

项目	通电前透过率	通电后透过率	弯折实验	耐溶剂性测试	高温测试
						实施例1	12％	90％	良好	良好	良好
实施例2	12％	88％	良好	良好	良好
						实施例3	112％	84％	良好	良好	良好
实施例4	12％	88％	良好	良好	良好
						实施例5	12％	86％	良好	良好	良好
实施例6	12％	80％	良好	良好	良好

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种可控导电调光结构，包括两透明基底、一封闭式框胶和一液晶功能层；所述封闭式框胶用于贴合两透明基底，且与两透明基底形成一液晶盒，所述液晶功能层设置在所述液晶盒内；其特征在于：两透明基底相贴合的表面皆通过涂布导电浆料并烘干而形成有导电膜层；

所述导电浆料的各原料按质量百分比的构成为：

2.根据权利要求1所述的可控导电调光结构，其特征在于：所述粘结剂为水性丙烯酸树脂或水性聚氨酯树脂；

所述水性丙烯酸树脂为牌号S-20、S-70、S-90、S-120、S-160、S-812、S-820中的至少一种；所述水性聚氨酯树脂为拜耳水性聚氨酯树酯Bayhydrol B130、Bayhydrol F245中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的可控导电调光结构，其特征在于：所述增稠剂为羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠中的至少一种；

所述小分子分散剂为十二烷基苯磺酸钠、六偏磷酸钠、乙醇、异丙醇、丙三醇中的至少一种；

所述流平剂为Zonyl FSO、Zonyl FSJ、Zonyl FSA、Zonyl FS-520中的至少一种；

所述消泡剂为德国迪高Foamex810、Foamex825、Foamex843中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的可控导电调光结构，其特征在于：所述透明基底为PET薄膜、PC薄膜、PP薄膜、PMMA薄膜、PVC薄膜或无机玻璃。

5.根据权利要求1所述的可控导电调光膜，其特征在于：形成所述液晶功能层的液晶材料为胆甾醇壬酸脂。

6.根据权利要求1所述的可控导电调光膜，其特征在于：所述胶框采用日本三井XN-5A边框胶。

7.一种权利要求1～6中任意一项所述可控导电调光结构的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将银纳米线、石墨烯、PEDOT：PSS、粘结剂、增稠剂、小分子分散剂、流平剂、消泡剂及水按比例混合均匀，得导电浆料；

将所述导电浆料通过涂布机涂布在透明基底的一面，然后烘干，形成导电膜层；在所述导电膜层的一个边角焊接铬锆铜电极；

(2)将框胶涂布在一完成步骤(1)的透明基底上、位于导电膜层所在一面的周边，且使导电膜层上的铬锆铜电极位于框胶所包围区域的***；

(3)将液晶材料注入框胶所包围区域，形成液晶功能层；

(4)在完成步骤(3)的透明基底上贴合另一完成步骤(1)的透明基底，然后将框胶固化，将两透明基底的导电膜层上的铬锆铜电极引出并连接电源，即完成可控导电调光结构的制作。