DE69632227T2 - Electrochrome Vorrichtung - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung betrifft eine elektrochrome Vorrichtung, die den Elektrochromismus ausnutzt.
  • Eine elektrochrome Vorrichtung, wie z. B. ein intelligentes Fenster, in der elektrochrome Materialien eingesetzt werden, soll für viele verschiedene Anwendungen verwendet werden. Herkömmliche elektrochrome Vorrichtungen besitzen jedoch den Nachteil, dass sie in einer Umgebung, in der ultraviolette Strahlung einstrahlt, wie z. B. im Freien, leicht der Verschlechterung ihrer Eigenschaften unterliegen.
  • Um diese Verschlechterung zu verhindern, wurde z. B. vorgeschlagen, eine UV-Schutzschicht außen an einem Substrat, das ein intelligentes Fenster bildet, anzubringen. Dies ist jedoch hinsichtlich des Aussehens, der Abnutzungsbeständigkeit und der Dauerhaftigkeit keine befriedigende Lösung.
  • In einer elektrochromen Vorrichtung wird üblicherweise ein Paar transparenter Elektroden zwischen einem Paar transparenter Substrate angebracht, zwischen denen eine elektrochrome Schicht und eine Elektrolytschicht angeordnet sind. Es ist vorgeschlagen worden, eine UV-Schutzschicht innerhalb der transparenten Elektroden anzubringen um die Verschlechterung durch UV-Strahlung zu verhindern (offengelegte japanische Patentanmeldungen Nr. 62-148339 und 63-236016). Diese Vorgehensweise beeinflusst die Abriebbeständigkeit des transparenten Substrats, das die Vorrichtung bildet, nicht nachteilig. Wenn die UV-Schutzschicht jedoch aus Metalloxiden besteht (offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 62-148339), so kann Strahlung im Nah-UV-Bereich nicht genügend abgeschirmt werden, und die Verschlechterung durch UV-Strahlung kann somit nicht befriedigend verhindert werden. Wenn alternativ eine dichroitische Schicht als LTV-Schutzschicht eingesetzt wird (offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 63-236016), so werden eine Reihe von Verfahrenschritten benötigt, was somit aus Kostengründen ungünstig ist. Eine weitere elektrochrome Vorrichtung ist aus der US-A-5239406 bekannt.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine elektrochrome Vorrichtung bereitzustellen, die so hohe UV-Beständigkeit besitzt, dass sie der Verwendung im Freien widersteht und die zu geringeren Kosten hergestellt werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird eine elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur des erfindungsgemäßen intelligenten Fensters zeigt.
  • 2 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur eines weiteren erfindungsgemäßen intelligenten Fensters zeigt.
  • 3 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur eines weiteren erfindungsgemäßen intelligenten Fensters zeigt.
  • 4 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur eines weiteren erfindungsgemäßen intelligenten Fensters zeigt.
  • 5 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur eines weiteren erfindungsgemäßen intelligenten Fensters zeigt.
  • 6 ist eine Auftragung, die die spektrale Durchlässigkeit der in den Beispielen 1 bis 3 und in Vergleichsbeispiel 2 hergestellten transparenten, elektrisch leitenden Platten zeigt.
  • BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend näher erläutert.
  • Die erfindungsgemäße elektrochrome Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem Paar elektrisch leitender Gegenplatten, einem ionenleitenden Material, einer Schicht, die ein elektrochromes Material enthält und einer UV-absorbierenden Schicht, die einen organischen UV-Absorber enthält.
  • Die elektrisch leitenden Gegenplatten, die die elektrochrome Vorrichtung bilden, können eine Platte sein, von der zumindest die innere Oberfläche als Elektrode fungiert, und können insbesondere sein: (1) eine elektrisch leitende Platte, die im Ganzen aus einem Material besteht, das als Elektrode fungiert, oder (2) eine elektrisch leitende Platte, die ein Substrat und eine in dem Substrat angeordnete Elektrode besitzt. Allerdings sollte mindestens eine der beiden elektrisch leitenden Gegenplatten eine transparente, elektrisch leitende Platte sein.
  • Wenn die oben genannte elektrisch leitende Platte (1) eingesetzt wird, kann das als Elektrode fungierende Material eine einfache Metallsubstanz, wie z. B. Eisen, Kupfer, Silber, Aluminium, Zinn, Blei, Gold, Zink, und eine Vielzahl von Ligierungen davon, enthalten.
  • Wenn die oben genannte elektrisch leitende Platte (2) eingesetzt wird, besteht hinsichtlich des Materials des Substrats keine besondere Beschränkung, solange das Substrat eine glatte Oberfläche besitzt. Bevorzugte Materialien für das Substrat können z. B. verschiedene Arten von Kunststoffmaterialien, Harze, Glas, Holz und Stein sein. Es besteht keine besondere Beschränkung hinsichtlich des Materials für das transparente Substrat, und bevorzugte Materialien für das transparente Substrat können z. B. ein farbloses oder gefärbtes Glas und ein farbloses oder gefärbtes transparentes Harz sein. Das für das transparente Substrat verwendete Harz kann z. B. Polyethylenterephthalat, Polyamid, Polysulfon, Polyethersulfon, Polyphenylensulfid, Polycarbonat, Polyimid, Polymethylmethacrylat und Polystyrol enthalten. Hinsichtlich der Transparenz genügt im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eine Durchlässigkeit von 10% bis 100% für die gesamte sichtbare Strahlung über die gesamte Substratoberfläche, und das Substrat kann teilweise opak sein. Außerdem besitzt das Substrat bei gewöhnlicher Temperatur eine glatte Oberfläche. Die Oberfläche kann planar oder gewölbt sein und kann unter Belastung verformt werden.
  • Es besteht keine besondere Beschränkung hinsichtlich der in der oben genannten elektrisch leitenden Platte (2) verwendeten Elektrode, solange die Ziele der vorliegenden Erfindung erreicht werden können, und die Elektrode erfüllt bevorzugt die Erfordernisse der Transparenz. Die innerhalb des transparenten Substrats von mindestens einer der beiden elektrisch leitenden Gegenplatten angeordnete Elektrode sollte eine transparente Elektrode sein. Die Gestaltung der Elektrode ist bevorzugt ein Film oder eine Schicht. Das Material der Elektrode kann z. B. einen dünnen Metallfilm aus Gold, Silber, Chrom, Kupfer, Wolfram, oder dergleichen, und einen elektrisch leitenden Film aus einem Metalloxid enthalten. Als Metalloxid kann ITO (In2O3-SnO2), Zinnoxid, Zinkoxid oder Vanadiumoxid eingesetzt werden.
  • Die Filmdicke der Elektrode beträgt üblicherweise 100 bis 5.000 Å, und bevorzugt 500 bis 3.000 Å. Der Oberflächenwiderstand (Resistivität) kann in Abhängigkeit von der Verwendung der erfindungsgemäßen elektrochromen Vorrichtung geeignet ausgewählt werden, beträgt jedoch im Allgemeinen 0,5 bis 500 Ω/cm2, bevorzugt 2 bis 50 Ω/cm2.
  • Es besteht keine Beschränkung hinsichtlich des Verfahrens zur Bildung der Elektrode, und in Abhängigkeit von der Art des für die Elektrode eingesetzten Metalls und Metalloxids kann jedes bekannte Verfahren eingesetzt werden. Beispiele für diese Verfahren sind Vakuumbeschichtungsverfahren, Ionenbeschichtungsverfahren oder Sputter-Verfahren. Bei allen diesen Verfahren kann die Elektrode bevorzugt bei einer Substrattemperatur von üblicherweise 100 bis 350°C gebildet werden.
  • Die Elektrode kann teilweise mit einem opaken elektrodenaktiven Material versehen werden um Oxidations-Reduktionsfähigkeit, elektrische Leitfähigkeit und Kapazität für eine elektrische Doppelschicht, und dergleichen, zu ergeben. Wenn eine transparente Elektrode als Elektrode eingesetzt wird, sollte das opake elektrodenaktive Material in einem Bereich eingesetzt werden, der den Erfordernissen der Transparenz der gesamten Elektrodenoberfläche genügt. Das opake elektrodenaktive Material kann z. B. ein Metall, wie z. B. Kupfer, Silber, Gold, Platin, Eisen, Wolfram, Titan und Lithium; ein organisches Material mit Oxidations-Reduktionsfähigkeit, wie Polyanilin, Polythiophen, Polypyrrol und Phthalocyanin; Kohlenstoffmaterial, wie z. B. aktive Kohlenstofffasern und Graphit; ein Metalloxid, wie z. B. V2O5, WO3, MnO2, NiO und Ir2O3; und Gemische davon, enthalten. Um diese Materialien an die Elektrode zu binden, kann eine Vielzahl von Harzen verwendet werden. Die Elektrode kann mit einem opaken elektrodenaktiven Material versehen werden, z. B. durch Aufbringen einer Zusammensetzung aus aktiven Kohlenstofffasern, Graphit, einem Acrylharz, und dergleichen, auf einer transparenten ITO-Elektrode in einem feinen Muster, wie z. B. Streifen; durch Aufbringen einer Zusammensetzung aus V2O5, Acetylenruß, Butylkautschuk, und dergleichen, auf einem dünnen Film aus Gold (Au) in einem Maschenmuster; oder ähnliche Verfahren.
  • Das in der erfindungsgemäßen elektrochromen Vorrichtung verwendete ionenleitende Material wird zwischen den elektrisch leitenden Gegenplatten angeordnet. Das Verfahren zum Anordnen des ionenleitenden Materials ist nicht besonders beschränkt. Ein Verfahren zum Injizieren des ionenleitenden Materials in einen zwischen den elektrisch leitenden Gegenplatten gebildeten Spalt durch ein Vakuum-Injektionsverfahren, ein Meniskusverfahren, oder dergleichen; oder ein Verfahren zur Bildung einer Schicht aus dem ionenleitenden Material über der Elektrode der elektrisch leitenden Platte durch ein Sputterverfahren, ein Dampfabscheidungsverfahren, oder dergleichen, und anschließendes Anordnen der elektrisch leitenden Gegenplatten in Gegenüberstellung kann jedoch eingesetzt werden. Es besteht keine besondere Beschränkung hinsichtlich des ionenleitenden Materials, solange es Färbung, Entfärbung, Farbänderung des nachfolgend beschriebenen elektrochromen Materials bewirken kann. Das ionenleitende Material besitzt bevorzugt eine Ionenleitfähigkeit von nicht weniger als 1 × 10–7 S/cm bei Raumtemperatur. Die Form des ionenleitenden Materials ist nicht besonders beschränkt, und ein flüssiges, ionenleitendes Material, ein geliertes, flüssiges ionenleitendes Material und ein festes ionenleitendes Material können eingesetzt werden. Von diesen wird ein festes, ionenleitendes Material besonders bevorzugt.
  • Als flüssiges, ionenleitendes Material kann ein Material eingesetzt werden, bei dem ein Trägerelektrolyt, wie z. B. ein Salz, eine Säure und Alkalien, in einem Lösungsmittel aufgelöst ist.
  • Das Lösungsmittel kann von beliebiger Art sein, solange der Trägerelektrolyt darin aufgelöst werden kann, und besitzt bevorzugt Polarität. Besondere Beispiele für das Lösungsmittel können Wasser oder ein organisches polares Lösungsmittel, wie z. B. Methanol, Ethanol, Propylencarbonat, Ethylencarbonat, Dimethylsulfoxid, Dimethoxyethan, Acetonitril, γ-Butyrolacton, Sulfolan, 1,3-Dioxan, N,N-Dimethylformamid, 1,2-Dimethoxyethan und Tetrahydrofuran, sein. Von diesen wird ein organisches, polares Lösungsmittel, wie z. B. Propylencarbonat, Ethylencarbonat, Dimethylsulfoxid, Dimethoxyethan, Acetonitril, γ-Butyrolacton, Sulfolan, 1,3-Dioxan, N,N-Dimethylformamid, 1,2-Dimethoxyethan und Tetrahydrofuran, oder Gemische davon, besonders bevorzugt.
  • Es besteht keine besondere Beschränkung hinsichtlich des als Trägerelektrolyt verwendeten Salzes, und anorganische Ionensalze, wie z. B. eine Vielzahl von Alkalimetallsalzen und Erdalkalimetallsalzen, quaternären Ammoniumsalzen, cyklischen quaternären Amoniumsalzen, können eingesetzt werden. Insbesondere können Alkalimetallsalze von Lithium, Natrium oder Kalium, wie z. B. LiClO4, LiSCN, LiBF4, LiAsF6, LiCF3SO3, LiPF6, LiI, NaI, NaSCN, NaClO4, NaBF4, NaAsF6, KSCN, KCl; quaternäre Ammoniumsalze, cyclische quaternäre Ammoniumsalze, wie z. B. (CH3)4NBF4, (C2H5)4NBF4, (n-C4H9)4NBF4, (C2H5)4NBr, (C2H5)4NClO4, (n-C4H9)4NClO4; oder Gemische davon, bevorzugt sein.
  • Es besteht keine besondere Beschränkung hinsichtlich der als Trägerelektrolyt verwendeten Säuren, und anorganische Säuren oder organische Säuren können eingesetzt werden. Inbesondere Schwefelsäure, Salzsäure, Phosphorsäuren, Sulfonsäuren und Carbonsäuren können eingesetzt werden.
  • Es besteht keine besondere Beschränkung hinsichtlich der als Trägerelektrolyt verwendeten Alkalien, und Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und Lithiumhydroxid können eingesetzt werden.
  • Als geliertes, flüssiges, ionenleitendes Material kann ein Material eingesetzt werden, bei dem ein Polymer und/oder ein Gelatinierungsmittel in dem oben genannten flüssigen, ionenleitenden Material enthalten ist um das Material viskos oder gelatinös zu machen.
  • Es besteht keine besondere Beschränkung hinsichtlich des Polymers, und Polyacrylonitril, Carboxymethylcellulose, Polyvinylchlorid, Polyethylenoxid, Polyurethan, Polyacrylat, Polymethacrylat, Polyamid, Polyacrylamid, Cellulose, Polyester, Polypropylenoxid oder Nafion können eingesetzt werden.
  • Es besteht keine besondere Beschränkung hinsichtlich des Gelatinierungsmittels, und Oxyethylenmethacrylat, Oxyethylenacrylat, Urethanacrylat, Acrylamid oder Agar können eingesetzt werden.
  • Es besteht keine besondere Beschränkung hinsichtlich des Materials des festen, ionenleitenden Materials, solange es bei Raumtemperatur fest ist und elektrisch leitend ist, und Polyethylenoxid, ein Polymer aus Oxyethylenmethacrylat, Nafion, Polystyrolsulfonsäure, Li3N, Na-β-Al2O3 oder Sn(HPO4)2·H2O können eingesetzt werden. Insbesondere wird ein polymerer, fester Elektrolyt, der mit polymeren Verbindungen, die durch Polymerisieren von Oxyalkylenmeth acrylatverbindungen oder Urethanacrylatverbindungen erhalten werden, hergestellt worden ist, bevorzugt.
  • Das erste Beispiel für den oben genannten polymeren, festen Elektrolyt ist ein polymerer fester Elektrolyt, der durch Verfestigung einer Zusammensetzung, enthaltend Urethanacrylat, das durch die nachfolgende Formel (1) dargestellt wird, das oben genannte organische, polare Lösungsmittel und den oben genannten Trägerelektrolyt hergestellt wird (nachfolgend als "Zusammensetzung A" bezeichnet):
    Figure 00090001
    worin R1 und R2 gleiche oder verschiedene Gruppen sind und stehen für:
    Figure 00090002
    worin R5 bis R7 gleiche oder verschiedene Gruppen sind und für ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen stehen, R8 für einen zweiwertigen, dreiwertigen oder vierwertigen organischen Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen steht, R3 und R4 gleiche oder verschiedene Gruppe sind und für einen zweiwertigen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen stehen, Y für ei ne Polyether-Einheit, eine Polyester-Einheit, eine Polycarbonat-Einheit oder eine kombinierte Einheit davon steht und n für eine ganze Zahl von 1 bis 100 steht.
  • In der Formel (1) kann die Alkylgruppe für R5 bis R7 eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine Propylgruppe sein, und die Methylgruppe ist besonders bevorzugt.
  • In der Formel (1) steht R8 für einen zweiwertigen, dreiwertigen oder vierwertigen organischen Rest mit 1 bis 20, bevorzugt 2 bis 8 Kohlenstoffatomen. Der organische Rest kann ein Kohlenwasserstoffrest sein, der wiederum eine Kohlenwasserstoffgruppe sein kann, wie z. B. eine Alkyltriylgruppe, eine Alkyltetraylgruppe und eine Alkylengruppe der Formel
    Figure 00100001
    worin R9 für eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder ein Wasserstoffatom steht, p für eine ganze Zahl von 0 bis 6 steht und R9 gleich oder verschieden sein können, wenn 2 ≤ p.
  • Der oben genannte Kohlenwasserstoffrest kann eine Gruppe sein, worin einige der Wasserstoffatome in einer Kohlenwasserstoffgruppe substituiert sind durch eine Gruppe, enthaltend Sauerstoff und Kohlenwasserstoff der Formel -OR (worin R für eine Kohlenwasserstoffgruppe steht), wie z. B. eine Alkoxygruppe mit 1 bis 6, bevorzugt 1 bis 3, Kohlenstoffatomen, und eine Aryloxygruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen. R8 in der Formel (1) kann bevorzugt eine Gruppe der Formel
    -CH2CH2-,
    Figure 00100002
    -CH2-CH2-CH2-CH2-,
    Figure 00110001
    sein.
  • In der Formel (1) sind R3 und R4 gleiche oder verschiedene Gruppen und stehen für einen zweiwertigen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20, bevorzugt 2 bis 12, Kohlenstoffatomen. Der Kohlenwasserstoffrest kann eine Kohlenwasserstoffgruppe, wie z. B. eine verkettete zweiwertige Kohlenwasserstoffgruppe, eine Kohlenwasserstoffgruppe, enthaltend Aromaten, und eine Kohlenwasserstoffgruppe, enthaltend Alicyclen, sein. Die verkettete, zweiwertige Kohlenwasserstoffgruppe kann eine Alkylengruppe der Formel
    Figure 00110002
    worin R9 für eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder ein Wasserstoffatom steht, p für eine ganze Zahl von 0 bis 6 steht und R9 gleich oder verschieden sein können, wenn p ≤ 2.
  • Die Kohlenwasserstoffgruppe, enthaltend Aromaten, und der Kohlenwasserstoff, enthaltend Alicyclen, können eine Kohlenwasserstoffgruppe der Formel
    -R10( -CH2) -qR11,
    Figure 00110003
    sein, worin R10 und R11 gleiche oder verschiedene Gruppen sind und für eine Phenylengruppe, eine substituierte Phenylengruppe (wie z. B. Alkyl-substituierte Phenylengruppe) oder eine Cycloalkylengruppe (wie z. B. Alkyl-substituierte Cycloalkylengruppen) stehen, R12 bis R15 gleiche oder verschiedene Gruppen sind und für ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen stehen und Q für eine ganze Zahl von 1 bis 5 steht.
  • R3 und R4 in der Formel (1) können bevorzugt eine Gruppe der Formel
    -CH2CH2CH2CH2CH2CH2-,
    Figure 00120001
    sein.
  • In der Formel (1) steht Y für eine Polyether-Einheit, eine Polyester-Einheit, eine Polycarbonat-Einheit oder eine kombinierte Einheit davon. Diese Einheiten können Einheiten der Formeln (a), (b) beziehungsweise (c) sein
    ( -R16-O) -m (a)
  • Figure 00120002
  • In den voranstehenden Formeln sind R16 bis R21 gleiche oder verschiedene Gruppen und stehen für zweiwertigen Kohlen wasserstoffrest mit 1 bis 20, bevorzugt 2 bis 12, Kohlenstoffatomen. Insbesondere besitzt R19 bevorzugt etwa 2 bis 6 Kohlenstoffatome. R16 bis R21 können bevorzugt eine geradkettige oder verzweigte Alkylengruppe sein. Insbesondere kann R18 eine Methylengruppe, eine Ethylengruppe, eine Trimethylengruppe, eine Tetramethylengruppe, eine Pentamethylengruppe, eine Hexamethylengruppe oder eine Propylengruppe sein. R16, R17 und R19 bis R21 können bevorzugt eine Ethylengruppe oder eine Propylengruppe sein. In den voranstehenden Formeln steht m für eine ganze Zahl von 2 bis 300, bevorzugt 10 bis 200, r steht für eine ganze Zahl von 1 bis 300, bevorzugt 2 bis 200, s steht für eine ganze Zahl von 1 bis 200, bevorzugt 2 bis 100, t steht für eine ganze Zahl von 1 bis 200, bevorzugt 2 bis 100, und u steht für eine ganze Zahl von 1 bis 300, bevorzugt 10 bis 200.
  • In den voranstehenden Formeln (a), (b) und (c), die Y darstellen, können, wenn eine Mehrzahl der jeweiligen Einheiten vorhanden sind, diese gleiche oder verschiedene Einheiten sein und können copolymerisiert sein. D. h., wenn eine Mehrzahl von R16 bis R21 vorhanden sind, können die einzelnen R16, R17, R18, R19, R20 und R21 jeweils gleich oder verschieden sein. Ein besonders bevorzugtes Beispiel des Copolymers kann im Fall der Formel (a) eine Copolymer-Einheit aus Ethylenoxid und Propylenoxid sein.
  • In der Formel (1) steht n für eine ganze Zahl von 1 bis 100, bevorzugt 1 bis 50, mehr bevorzugt 1 bis 20.
  • In der Formel (1) beträgt das bevorzugte zahlenmittlere Molekulargewicht des durch die Formel (1) dargestellten Urethanacrylats 2.500 bis 40.000, mehr bevorzugt 3.000 bis 20.000. Wenn das zahlenmittlere Molekulargewicht weniger als 2.500 beträgt, ist der Grad der Vernetzung zu gering, und die Ionenleitfähigkeit kann in Abhängigkeit von der Anzahl der funktionellen Gruppen für die Polymerisation verringert sein, was somit nicht bevorzugt ist. Wenn das zahlenmittlere Molekulargewicht mehr als 30.000 beträgt, kann die Flexibilität des verfestigten Materials verringert werden, was somit nicht bevorzugt ist.
  • Die Anzahl der funktionellen Gruppen für die Polymerisation in einem Molekül des oben genannten Urethanacrylats beträgt bevorzugt 2 bis 6, mehr bevorzugt 2 bis 4.
  • Das Urethanacrylat kann bevorzugt eine Verbindung der folgenden Formeln sein:
    Figure 00140001
    worin v = 10 bis 100, bevorzugt 30 bis 80, ist,
    Figure 00140002
    worin v = 10 bis 100, bevorzugt 30 bis 80, ist,
    Figure 00140003
    worin v = 10 bis 100, bevorzugt 30 bis 80, ist,
    Figure 00140004
    worin v = 10 bis 100, bevorzugt 30 bis 80, ist,
    Figure 00150001
    worin v = 10 bis 100, bevorzugt 30 bis 80, ist,
    Figure 00150002
    worin v = 10 bis 100, bevorzugt 30 bis 80, ist,
    Figure 00150003
    worin v = 10 bis 100, bevorzugt 30 bis 80, ist,
    Figure 00150004
    worin v = 10 bis 100, bevorzugt 30 bis 80, ist,
    Figure 00150005
    worin w = 10 bis 100, bevorzugt 30 bis 80, ist,
    Figure 00160001
    worin z = 10 bis 100, bevorzugt 20 bis 70, ist,
    Figure 00160002
    worin z = 10 bis 100, bevorzugt 20 bis 70, ist,
    Figure 00160003
    worin X eine kombinierte Einheit aus Ethylenoxid und Propylenoxid der Formel
    Figure 00160004
    ist, worin die Anordnung der Ethylenoxid-Einheiten und der Propylenoxid-Einheiten ein Block, zufällig oder alternierend, sein kann, z1 und z2 gewöhnlich für eine ganze Zahl von 1 bis 100 stehen und gleich oder verschieden sein können,
    Figure 00170001
    worin a = 10 bis 100, bevorzugt 30 bis 80, ist, b = 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 5, ist,
    Figure 00170002
    worin a = 10 bis 100, bevorzugt 30 bis 80, ist, b = 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 5, ist,
    Figure 00170003
    worin a = 10 bis 100, bevorzugt 30 bis 80, ist, b = 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 5, ist.
    Figure 00170004
    worin c + d = 5 bis 50, bevorzugt 10 bis 40, ist, e = 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 5, ist,
    Figure 00170005
    worin c + d = 5 bis 50, bevorzugt 10 bis 40, ist, e = 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 5, ist,
    Figure 00180001
    worin c + d = 5 bis 50, bevorzugt 10 bis 40, ist, e = 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 5, ist,
    Figure 00180002
    worin f = 10 bis 100, bevorzugt 30 bis 80, ist, g = 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 5, ist,
    Figure 00180003
    worin f = 10 bis 100, bevorzugt 30 bis 80, ist, g = 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 5, ist,
    Figure 00180004
    worin f = 10 bis 100, bevorzugt 30 bis 80, ist, g = 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 5, ist,
    Figure 00180005
    worin f = 10 bis 100, bevorzugt 30 bis 80, ist, g = 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 5, ist,
    Figure 00190001
    worin f = 10 bis 100, bevorzugt 30 bis 80, ist, g = 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 5, ist,
    Figure 00190002
    worin f = 10 bis 100, bevorzugt 30 bis 80, ist, g = 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 5, ist,
    Figure 00190003
    worin f = 10 bis 100, bevorzugt 30 bis 80, ist, g = 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 5, ist,
    Figure 00190004
    worin f = 10 bis 100, bevorzugt 30 bis 80, ist, g = 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 5, ist,
    Figure 00200001
    worin f = 10 bis 100, bevorzugt 30 bis 80, ist, g = 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 5, ist,
    Figure 00200002
    worin f = 10 bis 100, bevorzugt 30 bis 80, ist, g = 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 5, ist,
    Figure 00200003
    worin f = 10 bis 100, bevorzugt 30 bis 80, ist, g = 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 5, ist,
    Figure 00200004
    worin f = 10 bis 100, bevorzugt 30 bis 80, ist, g = 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 5, ist.
  • Das Urethanacrylat kann nach einem beliebigen, herkömmlichen Verfahren hergestellt werden. Das bevorzugte Verfahren kann die Umsetzung von Polyethern, Polycarbonaten oder Polyestern, die jeweils Hydroxylgruppen an beiden Enden tragen, oder Gemischen davon mit Diisocyanaten und anschließende weitere Umsetzung des Produkts mit Acrylat, das eine Hydroxylgruppe besitzt, sein.
  • Das zahlenmittlere Molekulargewicht der Polyether, Polycarbonate oder Polyester, die jeweils Hydroxylgruppen an beiden Enden tragen, ist nicht besonders beschränkt, beträgt jedoch üblicherweise 500 bis 20.000, bevorzugt etwa 1.000 bis 10.000.
  • Die Polyether können von beliebiger Art sein, solange sie das oben genannte Urethanacrylat ergeben, und eine Additionsverbindung aus Polyethylenglykol, Polyethylenglykoltriol, Polypropylenglykol, Polypropylenglykoltriol, Polytetramethylenoxiddiol oder Bisphenol A mit Ethylenoxid oder Propylenoxid kann eingesetzt werden. Insbesondere können Verbindungen der nachstehenden Formeln bevorzugt eingesetzt werden
    HO( -CH2CH2O) -hH,
    Figure 00210001
    Figure 00210002
    HO( -CH2CH2CH2CH2O) -iH, HO( -CH2CH2CH2O) -iH,
    Figure 00210003
    (h = 2 bis 300, i = 2 bis 300).
  • Die oben genannten Polyester und Polycarbonate können von beliebiger Art sein, solange sie das oben genannte Urethanacrylat ergeben, und z. B. Polycaprolactondiol oder Polycarbonatdiol können eingesetzt werden. Außerdem kann das Dehydratisierungsprodukt aus (a) divalenter Carbonsäure, wie z. B. Adipinsäure, Bernsteinsäure, Terephthalsäure und Isophthalsäure, und (b) Diolen, wie z. B. Ethylenglykol, Diethylenglykol, Propylenglykol, 1,4-Butandiol und Neopentylglykol, eingesetzt werden. Insbesondere können Verbindungen der nachfolgenden Formeln bevorzugt eingesetzt werden.
    Figure 00220001
    (j1 = 1 bis 20, j2 = 1 bis 20, j3 = 1 bis 100)
    Figure 00220002
    worin R' eine Kohlenwasserstoffgruppe, wie z. B. Alkylen, ist, k1 = 2 bis 5, k2 = 1 bis 100, k3 = 1 bis 100.
    Figure 00220003
    worin l1 = 1 bis 100, l2 = 2 bis 20.
  • Beispiele für das oben genannte Diisocyanat sind Tolylendiisocyanat, Methylenbisphenylisocyanat, Methylenbisdiethylphenylisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Methylenbiscyclohexylisocyanat, α,α,α',α'-Tetramethyl-1,3-xylylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, oder Gemische davon.
  • Beispiele für das oben genannte Acrylat mit Hydroxylgruppe sind Verbindungen der nachfolgenden Formeln.
    Figure 00230001
    worin R5 bis R8 so wie R5 bis R8 in der Formel (1) definiert sind.
  • Beispiele für das Acrylat mit Hydroxylgruppe sind 2-Hydroxyethylacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat, 4-Hydroxybutylacrylat, 2-(2-Hydroxyethoxy)-ethylacrylat, 2-(2-Hydroxyethoxy)ethylmethacrylat, 2-Hydroxycyclohexylacrylat, 2-Hydroxycyclohexylmethacrylat, 1-Hydroxycyclohexylacrylat, 1-Hydroxycyclohexylmethacrylat, 2-(2-Hydroxy-1,1-dimethylethoxy)-1,1-dimethylethylacrylat, 2-(2-Hydroxy-1,1-dimethylethoxy)-1,1-dimethylethylacrylat, 2-Hydroxy-3-piperidinpropylacrylat, 2-Hydroxy-3-piperidinpropylmethacrylat, 2-Hydroxy-2-phenylethylacrylat, 2-Hydroxy-2-phenylethylmethacrylat, 2-Hydroxy-2-methoxypropylacrylat, 2-Hydroxy-2-methoxypropylmethacrylat, Polyethylenglykolmonomethacrylat, 2-Hydroxy-1,3-dimethacryloyloxypropan, 2-Hydroxy-1-acryloyloxy-3-methacryloyloxypropan, 2,3-Diacryloylpropanol, 2,3-Dimethacryloylpropanol, Tetramethylolmethantriacrylat, Tetramethylolmethantrimethacrylat und Gemische davon.
  • Bei der Herstellung des oben genannten Urethanacrylats beträgt das Mischungsverhältnis von Polyethern, Polycarbonaten oder Polyestern, die jeweils Hydroxylgruppen an beiden Enden tragen, oder Gemischen davon, zu Diisocyanat gewöhnlich 1 : 0,1 bis 10, bevorzugt 1 : 1 bis 2, ausgedrückt als Molverhältnis. Die Umsetzung kann in einem Lösungsmit tel, bevorzugt in einem wasserfreien Lösungsmittel, durchgeführt werden. Es besteht keine besondere Beschränkung hinsichtlich des Lösungsmittels, und insbesondere enthält das Lösungsmittel keine Gruppen mit aktiven Wasserstoff. Beispiele für das Lösungsmittel sind aromatische Verbindungen, wie z. B. Toluol, Benzol und Xylol; Ketone, wie z. B. Methylethylketon; oder Dimethylsulfoxid. Die oben genannte Umsetzung wird bevorzugt in Gegenwart eines Katalysators, wie z. B. Dibutylzinndilaurat, durchgeführt. Die Menge des zugegebenen Katalysators beträgt gewöhnlich 0,001 bis 10 Mol-%, bevorzugt 0,01 bis 5 Mol-%, bezogen auf 100 Mol-% Diisocyanat.
  • Die Temperatur und Dauer der Umsetzung können geeignet ausgewählt werden. Die Reaktionstemperatur beträgt jedoch gewöhnlich 0 bis 150°C, bevorzugt 20 bis 120°C, und die Umsetzungsdauer beträgt gewöhnlich 10 Minuten bis 10 Stunden, bevorzugt 20 Minuten bis 5 Stunden. Es besteht keine besondere Beschränkung hinsichtlich der Menge des Acrylats mit Hydroxylgruppe, das für die nachfolgende Umsetzung zugesetzt wird, und üblicherweise können z. B. 1 bis 10 mol, bevorzugt 2 bis 3 mol, Acrylat mit Hydroxylgruppe, bezogen auf 1 mol der Ausgangsstoffe der oben genannten Umsetzung, zugegeben werden. Bei der Umsetzung von Acrylat mit Hydroxylgruppe kann ein Polymerisationsinhibitor, wie z. B. Hydrochinonmonomethylether, zu dem Ausgangsstoff zugegeben werden. Die Umsetzungstemperatur beträgt gewöhnlich etwa 0 bis 150°C, bevorzugt 20 bis 120°C, und die Dauer der Umsetzung beträgt gewöhnlich etwa 10 Minuten bis 10 Stunden, bevorzugt 20 Minuten bis 5 Stunden. Nach der Umsetzung kann ein Alkohol, wie z. B. Methanol, zu der Reaktionsmasse zugegeben werden um nicht-umgesetztes Isocyanat umzusetzen, und das erhaltene Reaktionsprodukt kann nach herkömmlichen Methoden aufgearbeitet werden, wodurch das gewünschte Urethanacrylat erhalten wird.
  • In der oben genannten Zusammensetzung A beträgt das Mischungsverhältnis des organischen, polaren Lösungsmittels üblicherweise 100 bis 1.200 Gew.-Teile, bevorzugt 200 bis 900 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Urethanacrylats. Wenn die zugegebene Menge des organischen, polaren Lösungsmittels weniger als 100 Gew.-Teile beträgt, kann eine ausreichende Ionenleitfähigkeit nicht erreicht werden, was somit nicht bevorzugt ist. wenn die zugegebene Menge des organischen, polaren Lösungsmittels mehr als 1.200 Gew.-Teile beträgt, kann die mechanische Stärke des polymeren, festen Elektrolyten, der erhalten wird, verringert werden, was somit nicht bevorzugt ist.
  • Der Trägerelektrolyt, der die Zusammensetzung A bildet, ist nicht besonders beschränkt, solange das Ziel der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt wird. Allerdings werden von den voranstehend Genannten Alkalimetallsalze, quaternäre Ammoniumsalze oder Erdalkalimetallsalze bevorzugt.
  • In der Zusammensetzung A ist das Mischungsverhältnis des Trägerelektrolyten nicht besonders beschränkt, und es beträgt bevorzugt 0,1 bis 30 Gew.-%, mehr bevorzugt 1 bis 20 Gew.-%, der Gesamtmenge des organischen, polaren Lösungsmittels.
  • Die Zusammensetzung A enthält im Wesentlichen das oben genannte Urethanacrylat, das organische, polare Lösungsmittel und den Trägerelektrolyten. Zusätzlich zu diesen können jedoch nach Bedarf weitere Komponenten zugegeben werden, solange die Ziele der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt werden. Z. B. können ein Vernetzungsmittel, ein Polymerisationsinitiator, oder dergleichen, optional zugegeben werden.
  • Das Vernetzungsmittel kann zugegeben werden um die mechanische Festigkeit des polymeren, festen Elektrolyten zu verbessern. Es besteht keine Beschränkung hinsichtlich des Vernetzungsmittels, und Vernetzungsmittel mit zwei oder mehr funktionellen Gruppen, bevorzugt Acrylatverbindungen mit zwei oder mehr funktionellen Gruppen, werden bevorzugt. Insbesondere können Ethylenglykoldimethacrylat, Diethylenglykoldimethacrylat, Tetraethylenglykoldimethacrylat, Ethylenglykoldiacrylat, Diethylenglykoldiacrylat, Triethylenglykoldiacrylat, Polyethylenglykoldimethacrylat, Polyethylenglykoldiacrylat, Neopentylglykoldiacrylat, 1,6-Hexandioldiacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Tetramethylolmethantetraacrylat, Tetramethylolmethantetramethacrylat, oder Gemische davon, verwendet werden.
  • In der Zusammensetzung A beträgt das Mischungsverhältnis des Vernetzungsmittels bevorzugt 0,01 bis 10 Mol-%, mehr bevorzugt 0,01 bis 5 Mol-%, bezogen auf 100 Mol-% des Urethanacrylats.
  • Als der oben genannte Polymerisationsinitiator kann ein Photopolymerisationsinitiator oder ein thermischer Polymerisationsinitiator verwendet werden.
  • Es besteht keine besondere Beschränkung hinsichtlich des Polymerisationsinitiators, es kann jedoch ein Photopolymerisationsinitiator vom Benzoin-Typ, vom Acetophenon-Typ, vom Benzylketal-Typ oder vom Acylphosphinoxid-Typ verwendet werden. Insbesondere können Acetophenon, Benzophenon, 4-Methoxybenzophenon, Benzoinmethylether, 2,2-Dimethoxy-2-phenyldimethoxy-2-phenylacetophenon, Benzyl, Benzoyl, 2-Methylbenzoin, 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-on, 1-(4-Isopropylphenyl-2-hydroxy-2-methylpropan-1-on, Triphenylphosphin, 2-Chlorthioxanthon, 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-on, 1-Hydroxycyclohexylphenylketon, 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon, 2-Methyl-(4-(methylthio)-phenyl)-2-morpholino-1-propanon, 2-Benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morphorinophenyl)butan-1-on, 1-(4-(2-Hydroxyethoxyphenyl)-2- hydroxy-2-methyl-1-propan-1-on, Diethoxyacetophenon, 1-(4-Isopropylphenyl)-2-hydroxy-2-methylpropan-1-on, Benzoin, 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid, oder Gemische davon, verwendet werden.
  • Es besteht keine besondere Beschränkung hinsichtlich des thermischen Polymerisationsinitiators, jedoch können ein Peroxid-enthaltender Polymerisationsinitiator oder ein Polymerisationsinitiator vom Azo-Typ verwendet werden. Der Peroxid-enthaltende Polymerisationsinitiator kann Benzoylperoxid, Methylethylperoxid, t-Butylperoxypivalat, Diisopropylperoxycarbonat, oder Gemische davon, sein. Der Polymerisationsinitiator vom Azo-Typ kann 2,2'-Azobis(2-isobutylonitril), 2,2'-Azobisisobutyronitril, 2,2'-Azobis-(2,4-dimethylvaleronitril), 1,1'-Azobis(cyclohexan-1-carbonitril), oder Gemische davon, sein.
  • Das erste Beispiel für den polymeren, festen Elektrolyt kann zwischen den elektrisch leitenden Gegenplatten angeordnet werden durch Aufbringen oder Injizieren der Zusammensetzung A auf beziehungsweise an einer gewünschten Stelle durch geeignete, herkömmliche Verfahren und anschließendes Verfestigen derselben. In diesem Zusammenhang bedeutet "Verfestigen", dass die polymeren oder vernetzenden Komponenten, wie z. B. Urethanacrylat, unter Fortschreiten der Polymerisation oder Vernetzung bei üblicher Temperatur zu einem im Wesentlichen nicht-flüssigen Zustand gehärtet werden. In diesem Falle besitzt das Urethanacrylat üblicherweise eine Grundnetzwerkstruktur (dreidimensionale Netzwerkstruktur).
  • Das oben genannte Verfestigen kann bevorzugt durch Photohärtung oder thermische Härtung der Zusammensetzung A bewirkt werden um eine polymere Matrix zu bilden.
  • Das Photohärten kann üblicherweise unter Verwendung der oben genannten Photopolymerisationsinitiatoren bewirkt werden. In der Zusammensetzung A beträgt das Mischungsverhältnis des Photopolymerisationsinitiators bevorzugt 0,1 bis 10 Gew.-Teile, mehr bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Urethanacrylats.
  • Es besteht keine besondere Beschränkung hinsichtlich des für die Photohärtung verwendeten Lichts, und ferne UV-Strahlung, UV-Strahlung oder sichtbare Strahlung kann verwendet werden. Die Lichtquelle kann eine Hochdruck-Quecksilberdampflampe, eine Fluoreszenzlampe oder eine Xenonlampe sein. Die Dosis ist nicht besonders beschränkt und kann üblicherweise 100 bis 50.000 mJ/cm2, bevorzugt 1.000 bis 20.000 mJ/cm2, betragen, wenn eine Hochdruck-Quecksilberdampflampe verwendet wird.
  • Das thermische Härten kann üblicherweise unter Verwendung des oben genannten thermischen Polymerisationsinitiators bewirkt werden. In der Zusammensetzung A beträgt das Mischungsverhältnis des thermischen Polymerisationsinitiators bevorzugt 0,1 bis 10 Gew.-Teile, mehr bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Urethanacrylats.
  • Die Bedingungen der thermischen Härtungsreaktion werden in Abhängigkeit von dem zu verwendenden Polymerisationsinitiator ausgewählt und sind nicht besonders beschränkt. Die Reaktionstemperatur beträgt üblicherweise 0 bis 130°C, bevorzugt 20 bis 80°C. Die Härtungszeit beträgt üblicherweise 30 Minuten bis 100 Stunden, bevorzugt 1 bis 40 Stunden.
  • Das Voranschreiten der oben genannten Verfestigung kann verfolgt werden durch Feststellen der Abnahme in der Menge von Doppelbindungen durch IR oder NMR. Die vernetzte Struktur des gehärteten Materials kann festgestellt werden durch Extraktion des verfestigten Materials unter Verwendung eines Soxhlet-Extraktors um den Feststoffrestgehalt festzustellen, oder durch IR oder NMR.
  • Das zweite Beispiel des oben genannten festen Elektrolyten kann ein polymerer, fester Elektrolyt sein, der erhalten wird durch Verfestigen einer Zusammensetzung, enthaltend ein monofunktionelles Acryloyl-modifiziertes Polyalkylenoxid der nachstehenden Formel (2), ein polyfunktionelles Acryloyl-modifiziertes Polyalkylenoxid, das oben genannte organische, polare Lösungsmittel und den oben genannten Trägerelektrolyten (im Folgenden als Zusammensetzung B bezeichnet).
  • Figure 00290001
  • In der Formel sind R22, R23, R24 und R25 gleiche oder verschiedene Gruppen sein und stehen für ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen. Die Alkylgruppe kann eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine n-Propylgruppe, eine i-Propylgruppe, eine n-Butylgruppe, eine t-Butylgruppe und eine n-Pentylgruppe einschließen. Insbesondere stehen R22 bis R24 bevorzugt für ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe, und R25 steht bevorzugt für ein Wasserstoffatom, eine Methylgruppe oder eine Ethylgruppe. In der Formel steht n2 für eine ganze Zahl von 1 oder mehr, üblicherweise 1 ≤ n2 ≤ 100, bevorzugt 2 ≤ n2 ≤ 50, und mehr bevorzugt 2 ≤ n2 ≤ 30. Wenn n2 2 oder mehr beträgt, können die Oxyalkylenpolymer-Einheiten in der Formel gleich sein oder verschiedene Oxyalkylen-Einheiten können copolymerisiert sein. Wenn die verschiedenen Oxyalkylenpolymer-Einheiten copolymerisiert sind, können diese zufällig verteilt, als Block oder alternierend angeordnet sein.
  • Beispiele für das oben genannte monofunktionelle Acryloylmodifizierte Polyalkylenoxid, worin die Oxyalkylenpolymer-Einheiten gleich sind, sind Methoxypolyethylenglykol methacrylat, Methoxypolypropylenglykolmethacrylat, Ethoxypolyethylenglykolmethacrylat, Ethoxypolypropylenglykolmethacrylat, Methoxypolyethylenglykolacrylat, Methoxypolypropylenglykolacrylat, Ethoxypolypropylenglykolacrylat und Ethoxypolypropylenglykolacrylat.
  • Beispiele für das oben genannte monofunktionelle Acryloylmodifizierte Polyalkylenoxid, worin verschiedene Oxyalkylenpolymer-Einheiten copolymerisiert sind, sind Methoxypoly(ethylen/propylen)glykolmethacrylat, Ethoxypoly(ethylen-/propylen)glykolmethacrylat, Methoxypoly(ethylen/propylen)glykolacrylat und Ethoxypoly(ethylen/propylen)glykolacrylat, die jeweils 1 bis 50, bevorzugt 1 bis 20, Oxyethylenpolymer-Einheiten und 1 bis 50, bevorzugt 1 bis 20, Oxypropylenpolymer-Einheiten besitzen. Diese monofunktionellen Acryloyl-modifizierten Polyalkylenoxide können alleine oder als Gemisch verwendet werden.
  • Es besteht keine besondere Beschränkung hinsichtlich des oben genannten polyfunktionellen Acryloyl-modifizierten Polyalkylenoxids, jedoch können bevorzugt ein bifunktionelles Acryloyl-modifiziertes Polyalkylenoxid der nachstehenden Formel oder ein polyfunktionelles Acryloyl-modifiziertes Polyalkylenoxid mit zwei oder mehr funktionellen Gruppen der nachstehenden Formel (nachfolgend als ein Acryloyl-modifiziertes Polyalkylenoxid mit zwei oder mehr funktionellen Gruppen bezeichnet) eingesetzt werden:
    Figure 00300001
    worin R26, R27, R28 und R29 gleiche oder verschiedene Gruppen sind und für ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen stehen und m2 für eine ganze Zahl von 1 oder mehr steht,
    Figure 00310001
    worin R10, R31 und R32 gleiche oder verschiedene Gruppen sind und für ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen stehen, p2 für eine ganze Zahl von 1 oder mehr steht, q2 für eine ganze Zahl von 2 ≤ p2 ≤ 4 steht und L für eine verbindende Gruppe mit der Wertigkeit von q2 steht.
  • In der Formel können die Alkylgruppen für R26, R27, R28 und R29 eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine n-Propylgruppe, eine i-Propylgruppe, eine n-Butylgruppe, eine t-Butylgruppe oder eine n-Butylgruppe sein. R26, R27, R28 und R29 stehen bevorzugt für ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe.
  • In der Formel steht m2 für eine ganze Zahl von 1 oder mehr, üblicherweise 1 ≤ m2 ≤ 100, bevorzugt 2 ≤ m2 ≤ 50, und mehr bevorzugt 2 ≤ m2 ≤ 30. Wenn m2 2 oder mehr ist, können die Oxyalkylenpolymer-Einheiten in der Formel gleich sein oder verschiedene Oxyalkylenpolymer-Einheiten können copolymerisiert sein. Wenn die Oxyalkylenpolymer-Einheiten copolymerisiert sind, können diese zufällig verteilt, als Block oder alternierend angeordnet sein.
  • Beispiele für das bifunktionelle Acryloyl-modifzierte Polyalkylenoxid, worin die Oxyalkylenpolymer-Einheiten gleich sind, können Polyethylenglykoldimethacrylat, Polypropylenglykoldimethacrylat, Polyethylenglykoldiacrylat und Polypropylenglykoldiacrylat einschließen.
  • Beispiele für das bifunktionelle Acryloyl-modifizierte Polyalkylenoxid, worin verschiedene Oxyalkylenpolymer-Einheiten copolymierisiert sind, können Poly(ethylen/propy len)glykoldimethacrylat und Poly(ethylen/propylen)glykoldiacrylat einschließen, die jeweils 1 bis 50, bevorzugt 1 bis 20, Oxyethylenpolymer-Einheiten, und 1 bis 50, bevorzugt 1 bis 20, Oxypropylenpolymer-Einheiten besitzen. Diese bifunktionellen Acryloyl-modifizierten Polyalkylenoxide können alleine oder als Gemisch verwendet werden.
  • In der Formel können die Alkylgruppen für R30, R31 und R32 eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine n-Propylgruppe, eine i-Propylgruppe, eine n-Butylgruppe, eine t-Butylgruppe oder eine n-Pentylgruppe sein. R30, R31 und R32 stehen bevorzugt für ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe.
  • In der Formel steht p2 für eine ganze Zahl von 1 oder mehr, üblicherweise 1 ≤ p2 ≤ 100, bevorzugt 2 ≤ p2 ≤ 50, und mehr bevorzugt 2 ≤ p2 ≤ 30. Wenn p2 2 oder mehr ist, können die Oxyalkylenpolymer-Einheiten in der Formel gleich sein oder verschiedene Oxyalkylenpolymer-Einheiten können copolymerisiert sein. Wenn die Oxyalkylenpolymer-Einheiten copolymerisiert sind, können diese zufällig verteilt, als Block oder alternierend angeordnet sein. Außerdem steht q2 für eine ganze Zahl von 2 ≤ q2 ≤ 4.
  • In der Formel steht L für eine Kupplungsgruppe mit der Wertigkeit von q2, die mit q2 Einheiten des Acryloylmodifizierten Polyalkylenoxids gekoppelt ist, und ist üblicherweise eine zweiwertige, dreiwertige oder vierwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 30, bevorzugt 1 bis 20, Kohlenstoffatomen. Die zweiwertige Kohlenwasserstoffgruppe kann eine Alkylengruppe, eine Arylengruppe, eine Arylalkylengruppe, eine Alkylarylengruppe und eine Kohlenwasserstoffgruppe, die diese Gruppen als Grundgerüst besitzt, einschließen. Insbesondere wird eine Gruppe der nachstehenden Formel bevorzugt.
    -CH2-, -CH2CH2-,
    Figure 00320001
  • Die oben genannte dreiwertige Kohlenwasserstoffgruppe kann eine Alkyltriylgruppe, eine Aryltriylgruppe, eine Arylalkyltriylgruppe, eine Alkylaryltriylgruppe und eine Kohlenwasserstoffgruppe mit diesen Gruppen als Grundgerüst einschließen. Insbesondere wird eine Gruppe der nachstehenden Formel bevorzugt.
  • Figure 00330001
  • Die oben genannte, vierwertige Kohlenwasserstoffgruppe kann eine Alkyltetraylgruppe, eine Aryltetraylgruppe, eine Arylalkyltetraylgruppe, eine Alkylaryltetraylgruppe und eine Kohlenwasserstoffgruppe mit diesen Gruppen als Grundgerüst einschließen. Insbesondere wird eine Gruppe der nachstehenden Formel bevorzugt.
  • Figure 00330002
  • Beispiele für das oben genannte Acryloyl-modifizierte Polyalkylenoxid mit zwei oder mehr funktionellen Gruppen, worin die Oxyalkylenpolymer-Einheiten gleich sind, können Trimethylolpropantri(polyethylenglykolacrylat), Trimethylolpropantri(polyethylenglykolmethacrylat), Trimethylolpropantri(polypropylenglykolacrylat), Trimethylolpropantri(polypropylenglykolmethacrylat), Tetramethylolmethantetra(polyethylenglykolacrylat), Tetramethylolmethantetra-(polyethylenglykolmethacrylat), Tetramethylolmethantetra-(polypropylenglykolacrylat), Tetramethylolmethantetra(polypropylenglykolmethacrylat), 2,2-Bis(4-(acryloyloxypolyethoxy)phenyl)propan, 2,2-Bis(4-(methacryloyloxypoly ethoxy)phenyl)propan, 2,2-Bis(4-(acryloyloxypolyisopropoxy)phenyl)propan und 2,2-Bis(4-(methacryloyloxypolyisopropoxy)phenyl)propan einschließen.
  • Beispiele für das oben genannte Acryloyl-modifizierte Polyalkylenoxid mit zwei oder mehr funktionellen Gruppen, worin verschiedene Oxyalkylenpolymer-Einheiten copolymerisiert sind, können Trimethylolpropantri(poly(ethylen/propylen)glykolacrylat), Trimethylolpropantri(poly(ethylen/propylen)glykolmethacrylat), Tetramethylolmethantetra-(poly(ethylen/propylen)glykolacrylat und Tetramethylolmethantetra(poly(ethylen/propylen)glykolmethacrylat einschließen, die jeweils 1 bis 50, bevorzugt 1 bis 20, Oxyethylenpolymer-Einheiten und 1 bis 50, bevorzugt 1 bis 20, Oxypropylenpolymer-Einheiten besitzen.
  • Diese Acryloyl-modifizierten Polyalkylenoxide mit zwei oder mehr funktionellen Gruppen können alleine oder als Gemisch verwendet werden.
  • Das oben genannte, zweiwertige Acryloyl-modifizierte Polyalkylenoxid und das Acryloyl-modifizierte Polyalkylenoxid mit zwei oder mehr funktionellen Gruppen können zusammen eingesetzt werden.
  • Wenn das oben genannte zweiwertige Acryloyl-modifizierte Polyalkylenoxid und das Acryloyl-modifizierte Polyalkylenoxid mit zwei oder mehr funktionellen Gruppen zusammen eingesetzt werden, beträgt das Mischungsverhältnis des Ersteren zu dem Letzteren üblicherweise 0,01 : 99,9 bis 99,9 0,01, bevorzugt 1 : 99 bis 99 : 1, und mehr bevorzugt 20 80 bis 80 : 20, als Gewichtsverhältnis.
  • In der Zusammensetzung B beträgt das Mischungsverhältnis des polyfunktionellen Acryloyl-modifizierten Polyalkylenoxids zu dem monofunktionellen Acryloyl-modifizierten Polyalkylenoxid üblicherweise 0,001 bis 1 : 1, bevorzugt 0,005 bis 0,5 : 1, als Gewichtsverhältnis.
  • In der Zusammensetzung B beträgt das Mischungsverhältnis des organischen, polaren Lösungsmittels üblicherweise 50 bis 800 Gew.-%, bevorzugt 100 bis 500 Gew.-%, des Gesamtgewichts des monofunktionellen Acryloyl-modifizierten Polyalkylenoxids und des polyfunktionellen Acryloyl-modifizierten Polyalkylenoxids zusammengenommen.
  • In der Zusammensetzung B beträgt das Mischungsverhältnis des Trägerelektrolyten üblicherweise 1 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 3 bis 20 Gew.-%, des Gesamtgewichts des monofunktionellen Acryloyl-modifizierten Polyalkylenoxids, des polyfunktionellen Acryloyl-modifizierten Polyalkylenoxids und des organischen polaren Lösungsmittels zusammengenommen. Darüber hinaus besteht, wenn mehrere Arten von Trägerelektrolyten verwendet werden, keine besondere Beschränkung hinsichtlich des Mischungsverhältnisses jedes der Trägerelektrolyten zu der Gesamtmenge aller Trägerelektrolyten.
  • Die Zusammensetzung B kann zusätzlich zu den oben genannten Komponenten nach Bedarf weitere optionale Komponenten enthalten, solange die Ziele der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt werden. Es besteht keine besondere Beschränkung hinsichtlich der optionalen Komponenten, und z. B. können ein Photopolymerisationsinitiator zur Photopolymerisation oder ein Thermopolymerisationsinitiator zur thermischen Polymerisation, die nachfolgend beschrieben werden, enthalten sein. Der Photopolymerisationsinitiator und der Thermopolymerisationsinitiator können die im ersten voranstehenden Beispiel aufgeführten Verbindungen sein.
  • In der Zusammensetzung B beträgt das Mischungsverhältnis des Polymerisationsinitiators, sofern dieser enthalten ist, üblicherweise 0,005 bis 5 Gew.-Teile, bevorzugt 0,01 bis 3 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile des monofunktionellen Acryloyl-modifizierten Polyalkylenoxids und des polyfunktionellen Acryloyl-modifizierten Polyalkylenoxids zusammengenommen.
  • Der polymere, feste Elektrolyt des zweiten Beispiels kann zwischen den elektrisch leitenden Gegenplatten angeordnet werden durch Aufbringen oder Injizieren der Zusammensetzung B auf beziehungsweise an einer gewünschten Stelle nach geeigneten, herkömmlichen Verfahren und anschließendes Verfestigen derselben. In diesem Zusammenhang bedeutet "Verfestigen", dass die polymeren oder vernetzenden Komponenten, wie z. B. das oben genannte monofunktionelle Acyloyl-modifizierte Polyalkylenoxid und das polyfunktionelle Acryloyl-modifizierte Polyalkylenoxid bei gewöhnlicher Temperatur unter Voranschreiten der Polymerisation oder Vernetzung zu einem im Wesentlichen nicht-flüssigen Zustand als Ganzes gehärtet werden. In diesem Fall besitzen gewöhnlicherweise sowohl das monofunktionelle Acryloylmodifizierte Polyalkylenoxid als auch das polyfunktionelle Acryloyl-modifizierte Polyalkylenoxid jeweils eine Grundnetzwerkstruktur (dreidimensionale Netzwerkstruktur).
  • Die oben genannte Verfestigung kann bevorzugt bewirkt werden durch Photopolymerisieren der Zusammensetzung B um eine polymere Matrix zu bilden. Insbesondere wird bevorzugt, die Komponente B zuvor ohne Bestrahlung herzustellen und dann unter Bestrahlung zu verfestigen. Z. B. kann der polymere, feste Elektrolyt erhalten werden durch Herstellen einer homogenen Lösung des monofunktionellen Acryloylmodifizierten Polyalkylenoxids, des polyfunktionellen Acryloyl-modifizierten Polyalkylenoxids, des organischen, polaren Lösungsmittels und des Trägerelektrolyten, Zugeben des Photopolymerisationsinitiators zu der Lösung nach Bedarf ohne Bestrahlung (in einem dunklen Raum) und Bestrahlen der Lösung um diese zu verfestigen.
  • Die Bedingungen der Verfestigungsreaktion durch Bestrahlung sind nicht besonders beschränkt, die Reaktionstemperatur beträgt üblicherweise jedoch –30 bis 80°C, bevorzugt –20 bis 50°C. Die Lichtquelle kann üblicherweise eine fluoreszierende Lampe, eine Glühlampe, eine Hochdruck-Quecksilberdampflampe, eine Xenonlampe oder direktes Sonnenlicht sein. Die Dosis ist nicht besonders beschränkt, sondern kann üblicherweise 100 bis 50.000 mJ/cm2, bevorzugt 1.000 bis 20.000 mJ/cm2, betragen, wenn eine Hochdruck-Quecksilberdampflampe verwendet wird. Die Dauer der Bestrahlung, d. h. die Polymerisationszeit, ist nicht besonders beschränkt und kann geeignet ausgewählt werden und beträgt üblicherweise 10 Sekunden bis 2 Stunden, bevorzugt 30 Sekunden bis 1 Stunde, mehr bevorzugt etwa 1 bis 30 Minuten.
  • Das Voranschreiten der Verfestigung kann auf die gleiche Weise wie bei dem ersten Beispiel bestätigt werden.
  • Bei der erfindungsgemäßen elektrochromen Vorrichtung ist eine ein elektrochromes Material enthaltende Schicht an mindestens einem der Orte zwischen dem ionenleitenden Material und den elektrisch leitenden Gegenplatten angeordnet. Das elektrochrome Material ist ein Material, das durch elektrochemische Oxidations- oder Reduktionsreaktion gefärbt, entfärbt oder in der Farbe verändert wird. Es besteht keine besondere Beschränkung hinsichtlich des elektrochromen Materials, solange die Ziele der vorliegenden Erfindung erreicht werden, jedoch können bevorzugt Mo2O3, Ir2O3, NiO, V2O5, WO3, Viologen, Polythiophen, Polyanilin, Polypyrrol oder Metallophthalocyanin verwendet werden. Die oben genannte, das elektrochrome Material enthaltende Schicht kann eine Schicht (ein Film) sein, die aus dem elektrochromen Material alleine besteht, oder eine Schicht (ein Film) sein, die erhalten wird durch Verteilen des elektrochromen Materials in einem Matrixmaterial, jedoch ist Ersteres mehr bevorzugt.
  • Die Dicke der das elektrochrome Material enthaltenden Schicht beträgt üblicherweise 10 nm bis 1 μm, bevorzugt 50 bis 500 nm.
  • Es besteht keine besondere Beschränkung hinsichtlich des Verfahrens zur Bildung der das elektrochrome Material enthaltenden Schicht, und eine Vielzahl herkömmlicher Verfahren, wie z. B. ein Dampfabscheidungsverfahren, Ionenbeschichtungsverfahren, Sputteringverfahren, elektrolytisches Polymerisationsverfahren, Tauchbeschichtungsverfahren oder Schleuderbeschichtungsverfahren können eingesetzt werden.
  • Bei der erfindungsgemäßen elektrochromen Vorrichtung sollte mindestens eine der elektrisch leitenden Gegenplatten eine transparente, elektrisch leitende Platte mit einem transparenten Substrat und einer in dem transparenten Substrat angeordneten transparenten Elektrode sein. Außerdem ist mindestens eine der transparenten, elektrisch leitenden Platten mit einer UV-absorbierenden Schicht, enthaltend einen organischen UV-Absorber zwischen dem transparenten Substrat und der transparenten Elektrode, versehen. In einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die elektrochrome Vorrichtung aus einem Paar elektrisch leitender Gegenplatten besteht, deren Substrate und Elektroden alle transparent sind, ist die UV-absorbierende Schicht an mindestens einem der Orte zwischen dem transparenten Substrat und den transparenten Elektroden oder an beiden Orten angeordnet. Wenn die elektrochrome Vorrichtung alternativ aus einer transparenten, elektrisch leitenden Platte, deren Substrat und Elektrode beide transparent sind, und einer nicht-transparenten, elektrisch leitenden Platte, deren Substrat und/oder Elektrode opak ist, besteht, ist die UV- absorbierende Schicht zwangsläufigerweise zwischen dem transparenten Substrat und der transparenten Elektrode angeordnet. In diesem Fall kann die UV-absorbierende Schicht auch zwischen dem Substrat und der Elektrode der nicht-transparenten, elektrisch leitenden Platte angeordnet sein.
  • Die UV-absorbierende Schicht enthält einen organischen UV-Absorber und kann im Wesentlichen aus einem organischen UV-Absorber alleine oder aus einem organischen UV-Absorber und einer Grundschicht bestehen, obwohl nur die zuletzt genannte Option im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt. Die Dicke der UV-absorbierenden Schicht beträgt üblicherweise 10 nm bis 100 μm, bevorzugt 500 nm bis 50 μm.
  • Der organische UV-Absorber kann ein Benzotriazolgerüst oder ein Benzophenongerüst besitzen. Der organische UV-Absorber mit Benzotriazolgerüst kann 2-(2'-Hydroxy-5'-methylphenyl)benzotriazol, 2-(2'-Hydroxy-3',5'-bis(α,α-dimethylbenzyl)phenyl)benzotriazol, 2-(2'-Hydroxy-3',5'-di-t-butylphenyl)bezotriazol, 2-(2'-Hydroxy-3'-t-butyl-5'-methylphenyl)-5-chlorbenzotriazol und 3-(5-Chlor-2H-benzotriazol-2-yl)-5-(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxy-benzolpropansäureoctylester einschließen. Der organische UV-Absorber mit Benzophenongerüst kann 2,4-Dihydroxybenzophenon, 2-Hydroxy-4-methoxybenzophenon, 2-Hydroxy-4-methoxybenzophenon-5-sulfonsäure, 2-Hydroxy-4-n-octoxybenzophenon, 2,2'-Dihydroxy-4,4'-dimethoxybenzophenon, 2,2',4,4'-Tetrahydroxybenzophenon und 2-Hydroxy-4-methoxy-2'-carboxybenzophenon einschließen. Diese organischen UV-Absorber können alleine oder als Gemisch verwendet werden.
  • Bei der UV-absorbierenden Schicht, die im Wesentlichen aus dem organischen UV-Absorber und dem Grundschichtmaterial besteht, kann der organische UV-Absorber in dem Grundschichtmaterial verteilt sein oder der organische UV- Absorber und das Grundschichtmaterial teilweise oder im Wesentlichen ganz chemisch miteinander verbunden sein.
  • Der organische UV-Absorber, der in der UV-absorbierenden Schicht eingesetzt wird, in der der organische UV-Absorber in dem Grundschichtmaterial verteilt ist, kann der gleiche wie der oben genannte organische UV-Absorber sein. Es besteht keine Beschränkung hinsichtlich des Typs des Grundschichtmaterials, und das Grundschichtmaterial kann in Abhängigkeit vom Zweck und dem Verfahren zur Herstellung des transparenten Substrats geeignet ausgewählt werden. Bevorzugte Grundschichtmaterialien schließen Harze, wie z. B. Polyesterharz, Silikonharz, Acrylharz, Melaminharz, Phenolharz, Polycarbonatharz, Epoxyharz, Polystyrolharz, Polyetherharz, Polyamidharz, Polyimidharz und Fluorharz, ein. Diese können alleine oder in Kombination verwendet werden. Insbesondere wenn die UV-absorbierende Schicht ohne Härtung durch Erhitzen hergestellt wird, können thermoplastische Harze, wie z. B. Polystyrolharz, bevorzugt als Grundschichtmaterial eingesetzt werden. Wenn jedoch das Dampfabscheidungsverfahren oder das Sputteringverfahren als Verfahren zur Bildung des transparenten, elektrisch leitenden Films eingesetzt wird, ist es mehr bevorzugt, ein Polymer mit einem Erweichungspunkt von nicht weniger als 180°C, wie z. B. Polyethersulfon oder Polycarbonat, einzusetzen, da üblicherweise eine hohe Temperatur involviert ist. Wenn die UV-absorbierende Schicht durch ein verfahren des Erhitzens und Härtens gebildet wird, werden wärmehärtende Harze, wie z. B. Silikonharz oder Acrylmelaminharz, bevorzugt. Wenn die UV-absorbierende Schicht durch Photohärtung hergestellt werden soll, wird Acrylharz, das Vernetzungsmittel enthält, bevorzugt.
  • Bei der UV-absorbierenden Schicht, die einen Aufbau besitzt, bei dem der organische UV-Absorber in dem Grundschichtmaterial verteilt ist, ist das Mischungsverhältnis des organischen UV-Absorbers zu dem Grundschichtmaterial nicht besonders beschränkt, und die Menge des organischen UV-Absorbers beträgt üblicherweise nicht weniger als 5 Gew.-% und weniger als 100 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 80 Gew.-%, der Summe der Mengen des organischen UV-Absorbers und des Grundschichtmaterials. Wenn die Menge des organischen UV-Absorbers weniger als 5 Gew.-% beträgt, kann eine ausreichende UV-Schutzwirkung gelegentlich nicht erzielt werden, was somit nicht bevorzugt ist.
  • Bei der UV-absorbierenden Schicht, in der der organische UV-Absorber und das Grundschichtmaterial teilweise oder im wesentlichen ganz chemisch miteinander verbunden sind, können der organische UV-Absorber und das Grundschichtmaterial direkt oder über ein Kupplungsmittel (Haftvermittler) chemisch miteinander verbunden sein. Die chemische Bindung bedeutet dabei eine kovalente Bindung oder eine ionische Bindung. Beispiele für die kovalente Bindung sind C-C, C=C, C≡C, C-O, C-Si, C-N, C=N, C-S, C-B, C-P und C=P, wohingegen Beispiele für die ionische Bindung COO-Ca-OCO und COO-Mg-OCO sind. Da bei diesem Aufbau der UV-absorbierenden Schicht der Dampfdruck des organischen UV-Absorbers im Wesentlichen nicht induziert wird, kann die transparente, elektrisch leitende Platte stabil unter vermindertem Druck bei einer erhöhten Temperatur von 300°C oder höher hergestellt werden. Obwohl der gebundene Zustand durch bekannte analytische Mittel festgestellt werden kann, wird es bevorzugt, die UV-absorbierende Schicht in einem geeigneten flüssigen Kohlenwasserstoff, z. B. einem aromatischen Lösungsmittel, wie z. B. Toluol, zu erhitzen und die Gewichtsveränderung vor und nach dem Erhitzen als einfaches Anzeichen für den gebundenen Zustand zu messen. Wenn das Grundschichtmaterial und der organische UV-Absorber in ihrer Gesamtheit aneinander gebunden sind, ergibt sich keine wesentliche Gewichtsveränderung vor und nach dem Erhitzen.
  • Das Verfahren zur chemischen Bindung des organischen UV-Absorbers an das Grundschichtmaterial ist nicht besonders beschränkt. Eine solche Bindung kann jedoch leicht erreicht werden, z. B. durch Umsetzen oder Polymerisieren des organischen UV-Absorbers, der eine Gruppe besitzt, die befähigt ist, mit einer in dem Grundschichtmaterial oder einem Vorläufer des Grundschichtmaterials enthaltenen Gruppe zu reagieren mit dem Grundschichtmaterial oder einem Vorläufer des Grundschichtmaterials. Spezielle Beispiele für das Verfahren umfassen (A) ein Verfahren des Vermischens und Bindens des organischen UV-Absorbers, der eine reaktive funktionelle Gruppe, wie z. B. eine Methacryloylgruppe oder eine Alkoxysilylgruppe darin eingeführt hat, mit einer Beschichtungsflüssigkeit, die das Grundschichtmaterial oder den Vorläufer davon enthält, in einer Beschichtungs- oder Härtungsstufe, (B) ein Verfahren des Polymerisierens eines organischen UV-Absorbers, der polymerisierbare funktionelle Gruppen, wie z. B. eine Acryloylgruppe oder eine Acrylgruppe besitzt, mit einem Monomeren eines polymerisierbaren Grund-schichtmaterials, und (C) ein Verfahren des Verbindens des Grundschichtmaterials oder eines Vorläufers davon mit einem organischen UV-Absorber unter Verwendung eines Haftvermittlers, wie z. B. einem Haftvermittler auf Silan-Basis. von diesen werden die Verfahren (A) und (C) insofern bevorzugt, als dadurch ein Produkt von hoher Qualität leicht hergestellt werden kann.
  • Der in dem Verfahren (A) einzusetzende organische UV-Absorber kann in Abhängigkeit von dem eingesetzten Grundschichtmaterial geeignet ausgewählt werden. Bevorzugt wird die Verbindung der nachstehenden Formel (im Folgenden als ein organischer UV-Absorber C bezeichnet) eingesetzt.
  • Figure 00420001
  • In der Formel steht R33 für ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 6, Kohlenstoffatomen. Beispiele für das Halogenatom umfassen ein Fluoratom, ein Chloratom, ein Bromatom und ein Iodatom, wohingegen Beispiele für die Alkylgruppe eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine Propylgruppe, eine Isopropylgruppe, eine Butylgruppe, eine tert.-Butylgruppe und eine Cyclohexylgruppe einschließen.
  • Die Position der Substitution von R33 kann die 4-Position oder die 5-Position des Benzotriazolgerüsts in der Formel sein. Das Halogenatom und die Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen können üblicherweise in der 5-Position substituiert sein.
  • In der Formel steht R34 für ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 6, Kohlenstoffatomen. Die Alkylgruppe kann bevorzugt die für R33 erwähnten Gruppen einschließen. R35 und R36 in der Formel sind die gleichen oder verschiedenen Gruppen und stehen für eine Alkylengruppe mit 1 bis 6, bevorzugt 1 bis 3, Kohlenstoffatomen. Die Alkylengruppe kann eine Methylengruppe, eine Ethylengruppe und eine Propylengruppe einschließen. R37 bis R41 in der Formel sind gleiche oder verschiedene Gruppen und stehen für eine Alkylgruppe mit 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 6, Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 6, Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe mit 6 bis 10, bevorzugt 6 bis 8, Kohlenstoffatomen, eine Hydroxygruppe oder ein Wasserstoffatom. Die Alkylgruppe kann bevorzugt die für R33 erwähnten Gruppen einschließen. Die Alkoxygruppe kann bevorzugt eine Methoxygruppe, eine Ethoxygruppe, eine Isopropoxygruppe, eine Propoxygruppe, eine Butoxygruppe und eine tert.-Butoxygruppe einschließen. Die Arylgruppe kann bevorzugt eine Phenylgruppe und eine Xylylgruppe einschließen. X steht für eine Amidbindung (CONH), eine Urethanbindung (OCONH) oder eine Ester bindung (COO). n steht für eine ganze Zahl von n3 ≥ 0, bevorzugt 0 ≤ n3 ≤ 20.
  • Beispiele für den organischen UV-Absorber C der voranstehenden Formel sind 3-(5-Methyl-2H-benzotriazol-2-yl)-5-methyl-4-hydroxy-N-(2-(trimethoxysilyl)ethyl)benzolpropanamid, 3-(5-Ethyl-2H-benzotriazol-2-yl)-4-hydroxy-N-(2-(1,1,3,3-tetramethyldisiloxy)ethyl)benzolpropanamid, 3-(2H-Benzotriazol-2-yl)-4-hydroxybenzolethyl-N-(3-trimethoxysilyl)propyl)carbamat, 3-(5-Chlor-2H-benzotriazol-2-yl)-4-hydroxybenzolpropyl-N-(2-nonaphenyltetrasiloxy)-ethyl)carbamat, 3-(5-Chlor-2H-benzotriazol-2-yl)-5-(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxy-N-(3-(triethoxysilyl)propyl)benzolpropanamid, 3-(5-Chlor-2H-benzotriazol-2-yl)-5-(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxy-N-(3-(triethoxysilyl)propyl)benzolpropanamid, 3-(5-Chlor-2H-benzotriazol-2-yl)-5-(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxy-N-(3-henicosamethyldecasiloxy)propylbenzolpropanamid, 3-(2H-Benzotriazol-2-yl)-4-hydroxy-N-(2-(1,1-dimethyltrimethoxydisiloxy)ethyl)benzolpropanamid, 3-(Triethoxysilyl)propyl-3-(5-chlor-2H-benzotriazol-2-yl)-5-(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxybenzolpropanat, 3-(1,1,3,3,5,5,5-Heptamethyltrisiloxy)propyl-3-(5-chlor-2H-benzotriazol-2-yl)-5-(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxybenzolpropanat und 3-(Diethoxymethylsilyl)propyl-3-(2H-benzotriazol-2-yl)-5-(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxybenzolpropanat.
  • Der organische UV-Absorber C kann durch herkömmliche Verfahren, z. B. durch Verbinden einer Vielzahl von Benzotriazolen mit einer Vielzahl von Silanen, leicht hergestellt werden. Insbesondere kann der organische UV-Absorber C, der eine Struktur besitzt, bei der Benzotriazole und Silane durch eine Amidbindung miteinander verknüpft sind, hergestellt werden durch Verbinden von Benzotriazolen, die eine Carboxylgruppe besitzen, mit Silanen, die eine Aminogruppe besitzen. Der organische UV-Absorber C, der eine Struktur besitzt, bei der Benzotriazole und Silane mitein ander über eine Urethanbindung verknüpft sind, kann hergestellt werden durch Verbinden von Benzotriazolen, die eine Hydroxylgruppe besitzen, mit Silanen, die eine Isocyanatgruppe besitzen. Des weiteren kann der organische UV-Absorber C, der eine Struktur besitzt, bei der Benzotriazole und Silane über eine Esterbindung miteinander verknüpft sind, hergestellt werden durch Zugeben einer Verbindung, die ein Benzotriazol und einen ungesättigten Kohlenwasserstoff, die über eine Esterbindung miteinander verbunden sind, besitzt, zu einem Silan, das eine Hydrosilylgruppe besitzt.
  • Beispiele für den Vorläufer des mit dem organischen UV-Absorber C zu verbindenen Grundschichtmaterials sind reaktive Monomere, wie z. B. methacrylische Monomere oder Alkoxysilane; und reaktive Oligomere, wie z. B. acrylische Oligomere und Silikonoligomere.
  • Es besteht keine Beschränkung hinsichtlich des mit dem organischen UV-Absorber C zu verbindenden Grundschichtmaterials, und jedes voranstehend als Grundschichtmaterial zur Bildung der UV-absorbierenden Schicht, in der der organische UV-Absorber in dem Grundschichtmaterial dispergiert ist, aufgeführte Grundschichtmaterial kann verwendet werden.
  • Die Kombination des organischen UV-Absorbers C mit dem Vorläufer des Grundschichtmaterials, die nach dem Verfahren (A) hergestellt wurde, kann des weiteren mit anderen Grundschichtmaterialien vermischt werden. In diesem Fall besteht keine Beschränkung hinsichtlich des einzusetzenden anderen Grundschichtmaterials, und diejenigen Grundschichtmaterialien, die mit dem organischen UV-Absorber C verbunden sind, können verwendet werden.
  • Bevorzugte Kombinationen des organischen UV-Absorbers mit dem Kupplungsmittel in dem oben genannten Verfahren (C) sind eine Kombination (C-a) aus dem organischen UV-Absorber aus Carbonsäuren und einem Kupplungsmittel aus Aminosilanen, eine Kombination (C-b) aus einem organischen UV-Absorber aus Alkoholen und einem Kupplungsmittel aus Isocyanatsilanen, und eine Kombination (C-c) aus einem organischen UV-Absorber aus Estern mit einem Kupplungsmittel aus Silanen.
  • Beispiele für den organischen UV-Absorber aus Carbonsäuren in der Kombination (C-a) sind Carbonsäuren der Formel:
    Figure 00460001
    worin R33, R34 und R35 die gleiche Bedeutung besitzen wie für den organischen UV-Absorber C.
  • Beispiele für Carbonsäuren der voranstehenden Formel sind 3-(5-Chlor-2H-benzotriazol-2-yl)-5-(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxybenzolpropansäure, 3-(2H-Benzotriazol-2-yl)-4-hydroxybenzolethansäure und 3-(5-Methyl-2H-benzotriazol-2-yl)-5-(1-methylethyl)-4-hydroxybenzolpropansäure.
  • Beispiele für Aminosilan-Kupplungsmittel in der Kombination (C-a) sind Aminosilane der Formel:
    Figure 00460002
    worin R36 bis R41 und n3 die gleiche Bedeutung wie bei dem oben genannten organischen UV-Absorber C besitzen.
  • Die Aminosilane der voranstehenden Formel können 3-Aminopropyltriethoxysilan, 3-Aminopropyldiisopropylethoxysilan, 3-Aminopropylmethyldiethoxysilan, 3-Aminopropyl polydimethylsiloxan, N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan und 3-Aminopropyltris(methoxyethoxyethoxy)-silan einschließen.
  • Beispiele für den organischen UV-Absorber aus Alkoholen in der Kombination (C-b) sind Alkohole der Formel:
    Figure 00470001
    worin R33, R34 und R35 dieselbe Bedeutung wie bei dem oben genannten organischen UV-Absorber C besitzen.
  • Beispiele für Alkohole der voranstehenden Formel schließen 3-(5-Chlor-2H-benzotriazol-2-yl)-5-(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxybenzolpropanol, 3-(2H-Benzotriazol-2-yl)-4-hydroxybenzolethanol und 3-(5-Methyl-2H-benzotriazol-2-yl)-5-(1-methylethyl)-4-hydroxybenzolpropanol ein.
  • Beispiele für die Isocyanatsilan-Kupplungsmittel für in der Kombination (C-b) sind Isocyanatsilane der Formel:
    Figure 00470002
    worin R36 bis R41 und n3 die gleiche Bedeutung haben wie für den oben genannten organischen UV-Absorber C.
  • Beispiele für Isocyanatsilane der voranstehenden Formel können 3-Isocyanatpropyltriethoxysilan, 3-Isocyanatpropylmethoxydimethylsilan und 2-Isocyanatethylpolydimethylsiloxan einschließen.
  • Beispiele für den organischen UV-Absorber aus Estern in der Kombination (C-c) sind Ester der Formel:
    Figure 00480001
    worin R33, R34 und R35 die gleiche Bedeutung wie für den oben genannten organischen UV-Absorber C besitzen, R42 für eine Kohlenwasserstoffgruppe mit ungesättigter Doppelbindung und 1 bis 10 Kohlenstoffatomen steht, und insbesondere R42 durch Additionsreaktion mit R36 des organischen UV-Absorbers C identisch wird.
  • Beispiele für die Ester der voranstehenden Formel können 2-Propenyl-3-(5-chlor-2H-benzotriazol-2-yl)-5-(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxybenzolpropanoat, Vinyl-3-(2H-benzotriazol-2-yl)-4-hydroxybenzolethanoat und 3-Methyl-3-butenyl-3-(5-methyl-2H-benzotriazol-2-yl)-5-(1-methylethyl)-4-hydroxybenzol-propanoat einschließen.
  • Beispiele für Silan-Kupplungsmittel in der Kombination (C-c) sind Silane der Formel:
    Figure 00480002
    worin R37 bis X41 und n3 die gleiche Bedeutung besitzen wie für den oben genannten UV-Absorber C.
  • Beispiele für Silane der voranstehenden Formel können Triethoxysilan, Diisopropylethoxysilan, Methyldiethoxysilan und Poly(methylhydrosiloxan) sein.
  • Das in dem oben genannten Verfahren (A) eingesetzte Grundschichtmaterial und der Vorläufer dafür können als das Grundschichtmaterial und der Vorläufer dafür, die in dem oben genannten Verfahren (C) genannt sind, verwendet werden.
  • Es besteht keine Beschränkung hinsichtlich des Verfahrens zur Bildung der UV-absorbierenden Schicht, und jedes herkömmliche Verfahren kann wahlweise eingesetzt werden. Insbesondere kann die den organischen UV-Absorber enthaltende UV-absorbierende Schicht hergestellt werden durch Aufbringen einer Lösung des organischen UV-Absorbers, einer Lösung, enthaltend den organischen UV-Absorber und das Grundschichtmaterial oder den Vorläufer dafür oder eine verschmolzene Masse davon; oder einer Lösung, enthaltend den organischen UV-Absorber, das Grundschichtmaterial oder den Vorläufer dafür und ein Kupplungsmittel oder eine verschmolzene Masse davon, und durch Vornahme erforderlicher Verarbeitungsmaßnahmen nach einem solchen Aufbringen, in Abhängigkeit von dem eingesetzten Material. Die Beschichtungsverfahren können üblicherweise, je nach Zweck, ausgewählt werden aus Schleuderbeschichten, Sprühbeschichten, Gussbeschichten und Rakelbeschichten. Die Verarbeitungsmaßnahmen nach dem Beschichten bestehen üblicherweise aus dem Härten durch Erhitzen. Allerdings können in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Harzes auch das Härten durch Stehenlassen bei Raumtemperatur und/oder durch Lichtbestrahlung in geeigneter Weise eingesetzt werden. Das Verfahren des Hitzehärtens schließt das Erhitzen auf einer Heizplatte oder in einem Ofen, üblicherweise bei einer Temperatur von 50 bis 400°C, ein. Das Verfahren des Photohärtens schließt die Bestrahlung mit einer Hochdruck-Quecksilberdampflampe, einer Niederdruck-Quecksilberdampflampe, einer fluoreszierenden Lampe oder einer Xenonlampe mit ultravioletter Strahlung oder sichtbarem Licht, üblicherweise für 5 Sekunden bis zu 24 Stunden, ein.
  • Die erfindungsgemäße elektrochrome Vorrichtung kann mit einer Überzugsschicht zwischen der UV-absorbierenden Schicht und der transparenten Elektrode versehen sein um die Ultraviolett-absorbierende Schicht bei der Bildung der transparenten Elektrode zu schützen. Die Überzugsschicht kann aus einem Harz gebildet sein, das bevorzugt bei der Bildung der transparenten Elektrode stabil und glatt ist und das in der Lage ist, die Transparenz beizubehalten.
  • Die Überzugsschicht wird üblicherweise aus einem Material gebildet, das hohe thermische Widerstandsfähigkeit besitzt. Beispiele für das Harz können Polyimid, Polyamid, Polycarbonat, Polyallylat, Polyethersulfon, Melaminharz, Phenolharz, Epoxyharz, Silikonharz, wie z. B. Silikonlack, und Harnstoffharz einschließen. Von diesen wird Silikonharz, wie z. B. Silikonlack, am meisten bevorzugt. Diese Harze können alleine oder in Kombination verwendet werden. Diese Harze können auch mit Glasfüllstoffen oder anorganischen Pulvern verwendet werden. Die anorganischen Pulver können feine Pulver aus ZnO, TiO2, CeO2 oder Siliciumdioxid sein.
  • Es besteht keine Beschränkung hinsichtlich des Verfahrens zur Bildung der Überzugsschicht, und jedes herkömmliche Verfahren kann in geeigneter Weise ausgewählt werden. Üblicherweise kann die Überzugsschicht gebildet werden durch Aufschichten einer Lösung eines Harzes zur Bildung der Überzugsschicht oder einer Lösung aus einem Vorläufer für das Harz auf einen gewünschten Ort. Nach dem Beschichten werden notwendige Verfahrensmaßnahmen in Abhängigkeit von den Eigenschaften des jeweiligen Harzes durchgeführt, wodurch die Überzugsschicht erhalten wird. Die Überzugsschicht kann auch gebildet werden durch Aufbringen eines aus dem oben genannten Harz gebildeten Films an einem gewünschten Ort.
  • Insbesondere kann die Überzugsschicht, z. B. wenn ein Silikonlack eingesetzt wird, gebildet werden durch Zugeben eines Katalysators, wie z. B. Dibutylzinndilaurat, zu dem Silikonlack, Aufschichten des Gemisches und Hitzehärten des Überzugs bei 100 bis 200°C für 5 Minuten bis zu 2 Stunden um eine 1 bis 20 μm dicke Überzugsschicht zu ergeben. Wenn ein acrylischer Melaminharzvorläufer eingesetzt wird, kann die Überzugsschicht gebildet werden durch Bewirken der Hitzehärtung bei 130 bis 190°C für 5 Minuten bis zu 2 Stunden nach dem Beschichten um eine 10 bis 100 μm dicke Überzugsschicht zu ergeben. Wenn ein acrylischer Harzvorläufer vom photohärtenden Typ eingesetzt wird, kann die Überzugsschicht gebildet werden durch Bestrahlen des beschichteten Produkts mit Licht einer Hochdruck-Quecksilberdampflampe um innerhalb von 5 Minuten eine 1 bis 10 μm dicke Überzugsschicht zu ergeben.
  • Das oben genannte Harz kann durch herkömmliche Verfahren, wie z. B. Schleuderbeschichten, Sprühbeschichten, Gussbeschichten, Rakelbeschichten oder Tauchbeschichten, aufgeschichtet werden.
  • Die erfindungsgemäße elektrochrome Vorrichtung wird aufgebaut aus einem Paar elektrisch leitender Gegenplatten, von denen mindestens eine eine transparente, elektrisch leitende Platte ist, einem ionenleitenden Material, einer Schicht, enthaltend ein elektrochromes Material, und einer UV-absorbierenden Schicht. Als spezielle Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrochromen Vorrichtung werden Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen intelligenten Fensters unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
  • Der einfachste Aufbau des erfindungsgemäßen intelligenten Fensters besteht, wie z. B. in 1 gezeigt, aus einer transparenten, elektrisch leitenden Platte A, die ein transparentes Substrat 1a, eine in den transparenten Substrat 1a angeordnete transparente Elektrode 2a und eine dazwischen gebildete organische UV-absorbierende Schicht 3 besitzt, und einer transparenten, elektrisch leitenden Platte B, die ein transparentes Substrat 1b und eine in dem transparenten Substrat 1b angeordnete transparente Elektrode 2b besitzt, die in einander gegenüberliegender Beziehung zueinander angeordnet sind. Eine elektrochrome Schicht 4 ist auf der Innenseite der transparenten Elektrode 2b der transparenten, elektrisch leitenden Platte B gebildet, und ein ionenleitendes Material 6 ist zwischen der transparenten, elektrisch leitenden Platte A und der transparenten, elektrisch leitenden Platte B, die mit der elektrochromen Schicht 4 versehen ist, angeordnet, wobei die Schicht aus dem ionenleitenden Material 6 mit dem Dichtungsmittel 5 abgedichtet ist.
  • Wie in 2 gezeigt, können eine oder mehrere Zwischenschichten 7 zwischen dem transparenten Substrat 1a und der organischen UV-absorbierenden Schicht 3 angeordnet sein. Es besteht keine Beschränkung hinsichtlich der Funktion der Zwischenschicht 7. Z. B. kann eine im fernen UV-Bereich absorbierende Schicht, die anorganische Oxide, wie z. B. ZnO, CeO2 oder TiO2, enthält, angebracht sein um die Alterung des organischen UV-Absorbers zu hemmen, da manche Arten organischer UV-Absorber durch Strahlung im fernen UV-Bereich altern beziehungsweise verschlechtert werden. Es kann auch eine Zwischenschicht 7 angebracht werden, die einen Silanhaftvermittler oder ein oberflächenaktives Mittel enthält um die Haftung zwischen der organischen UV-absorbierenden Schicht 3 und dem transparenten Substrat 1a zu verbessern. In 2 sind die durch die gleichen Bezugszeichen wie in 1 bezeichneten Elemente die gleichen Elemente und werden hier nicht weiter erläutert.
  • Wie in 3 gezeigt, kann eine Überzugsschicht 8 zwischen der organischen UV-absorbierenden Schicht 3 und der transparenten Elektrode 2a angebracht sein. Es besteht keine Beschränkung hinsichtlich der Funktion der Überzugsschicht 8, und die Überzugsschicht 8 kann angebracht werden zum Zweck des Schutzes der organischen UV-absorbierenden Schicht 3 bei der Bildung der transparenten Elektrode 2a oder zur elektrischen Isolierung der transparenten Elektrode 2a und der organischen UV-absorbierenden Schicht 3 nach dem Zusammenbau des intelligenten Fensters. In 3 sind die durch die gleichen Bezugszeichen wie in 1 bezeichneten Elemente die gleichen Elemente und werden hier nicht näher erläutert.
  • Wie in 4 gezeigt, kann eine Zwischenschicht 7 zwischen der transparenten Elektrode 1a und der organischen UV-absorbierenden Schicht 3 angebracht sein, und außerdem kann eine Überzugsschicht 8 zwischen der organischen UV-absorbierenden Schicht 3 und der transparenten Elektrode 2a angebracht sein. In 2 sind die durch die gleichen Bezugszeichen wie in den 1 bis 3 bezeichneten Elemente die gleichen Elemente und werden hier nicht näher erläutert.
  • Wie in 5 gezeigt, kann eine elektrisch leitende Platte C, die ein opakes Substrat 9 und eine opake Elektrode 10 besitzt, anstelle der transparenten, elektrisch leitenden Platte B in den 1 bis 4 angeordnet sein. In 5 sind die durch die gleichen Bezugszeichen wie in 1 bezeichneten Elemente die gleichen Elemente und werden hier nicht näher erläutert.
  • Es besteht keine Beschränkung hinsichtlich des Verfahrens zur Bildung der jeweiligen Filme und Schichten, die die elektrochrome Vorrichtung, wie z. B. ein erfindungsgemäßes intelligentes Fenster, aufbauen, und jeder Film und jede Schicht können gemäß der oben genannten Verfahren nacheinander gebildet werden. Z. B. wird im Fall eines intelligenten Fensters mit der in 1 gezeigten Struktur eine transparente, elektrisch leitende Platte A erhalten durch Bilden, in dieser Reihenfolge, einer organischen, UV-absorbierenden Schicht 3 und einer transparenten Elektrode 2a auf einem transparenten Substrat 1a nach einem der oben genannten Verfahren. Anschließend wird eine elektrisch leitende Platte 1b erhalten durch Bilden, in dieser Reihenfolge, einer transparenten Elektrode 2b und einer elektrochromen Schicht 4 auf einem weiteren transparenten Substrat 1b nach einem der oben genannten Verfahren. Diese transparenten, elektrisch leitenden Platten 1a und 1b werden in einander gegenüberliegender Beziehung angeordnet mit einem Abstand von 1 bis 1.000 μm dazwischen, und die peripheren Bereiche werden mit einem Dichtungsmittel 5 abgedichtet, mit Ausnahme einer Injektionsöffnung. Dann wird ein ionenleitendes Material 6 nach dem oben genannten Verfahren injiziert, wodurch ein intelligentes Fenster erhalten wird.
  • Beim Anordnen der transparenten, elektrisch leitenden Platten 1a und 1b in einer einander gegenüberliegenden Beziehung wird ein Abstandshalter eingesetzt um einen gleichmäßigen Abstand dazwischen herzustellen. Es besteht keine Beschränkung hinsichtlich des eingesetzten Abstandshalters, und es kann eine Perle aus einem Glas oder Polymermaterial oder eine Glasplatte verwendet werden. Die Abstandshalter können positioniert werden durch Einschieben in den Raum zwischen den gegenüberliegenden, elektrisch leitenden Platten oder durch Bildung von Vorsprüngen, die aus einem isolierenden Material, wie z. B. einem Harz, hergestellt sind, an den Elektroden der elektrisch leitenden Platten.
  • Das ionenleitende Material 6 kann, z. B. durch Injizieren eines Vorläufers des oben genannten festen, ionenleitenden Materials, in dem Zwischenraum zwischen den gegenüberliegenden, elektrisch leitenden Platten angeordnet und dann gehärtet werden. Das Härtungsverfahren ist nicht besonders beschränkt, und Härten durch Bestrahlen durch Hitze oder durch Beimischen einer reaktiven Flüssigkeit, die im Laufe der Zeit gehärtet wird, unmittelbar vor dem Injizieren, sofortiges Injizieren des Gemisches und Härtung desselben können eingesetzt werden.
  • Im Fall eines intelligenten Fensters, das den in 2 gezeigten Aufbau besitzt, wird eine Zwischenschicht 7 auf einem transparenten Substrat 1a gebildet, und anschließend wird das gleiche Verfahren wie für den in 1 gezeigten Aufbau durchgeführt, wodurch ein intelligentes Fenster erhalten wird. Im Fall eines intelligenten Fensters mit dem in 3 gezeigten Aufbau wird eine organische UV-absorbierende Schicht 3 auf einem transparenten Substrat 1a gebildet, eine Überzugsschicht 8 wird darauf gebildet, und anschließend wird das gleiche Verfahren wie für den in 1 gezeigten Aufbau durchgeführt, wodurch ein intelligentes Fenster erhalten wird. Im Fall eines intelligenten Fensters mit dem in 4 gezeigten Aufbau werden eine Zwischenschicht 7, eine organische, UV-absorbierende Schicht 3 und eine Überzugsschicht 8 nacheinander auf einem transparenten Substrat 1a gebildet, und anschließend wird das gleiche Verfahren wie für den in 1 gezeigten Aufbau durchgeführt, wodurch ein intelligentes Fenster erhalten wird.
  • Da die erfindungsgemäße elektrochrome Vorrichtung mit einer UV-absorbierenden Schicht, die einen organischen UV-Absorber enthält, zwischen dem transparenten Substrat und der transparenten Elektrode versehen wird, besitzt sie Dauerhaftigkeit und UV-Beständigkeit um dem Gebrauch im Freien zu widerstehen, sowie hohe elektrische Leitfähigkeit und kann zu geringen Kosten hergestellt werden. Insbesondere ist sie durch geeignete Auswahl der eingesetzten UV-absorbierenden Schicht in der Lage, ultraviolette Strahlung mit einer Wellenlänge von 400 nm oder weniger vergleichsweise effektiv abzuschirmen. Darüber hinaus kann die transparente Elektrode leicht gebildet werden, und die elektrochrome Vorrichtung, wie z. B. ein intelligentes Fenster, kann vor ultravioletter Strahlung geschützt werden durch Anwenden eines Aufbaus, wobei eine Überzugsschicht zwischen der UV-absorbierenden Schicht und der transparenten Elektrode angebracht ist. Darüber hinaus kann die Stabilität der UV-absorbierenden Schicht bei der Bildung der transparenten Elektrode aufrecht erhalten werden durch Verwendung als UV-absorbierende Schicht einer Schicht, die erhalten wird durch chemisches Verbinden des organischen UV-absorbierenden Materials und des Grundmaterials.
  • Deshalb kann die erfindungsgemäße elektrochrome Vorrichtung vorteilhafterweise verwendet werden als intelligentes Fenster oder elektrochrome Anzeige, und zwar insbesondere bei Verwendung im Freien. Insbesondere kann die erfindungsgemäße elektrochrome Vorrichtung verwendet werden als Innenraumfenster, Außenfenster, Dachfenster, Material für ein Fenster für ein Solarhaus, Unterteilung, und dergleichen.
  • BEISPIELE DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Beispiele näher erläutert, die lediglich beispielhaft sind und die die Erfindung nicht beschränken sollen.
  • Beispiel 1
  • Herstellung einer organischen UV-absorbierenden Schicht
  • Zu einem Gemisch von 1,89 g einer acrylischen Harzlösung, hergestellt von TOAGOSEI CHEMICAL INDUSTRY CO., LTD, unter der Handelsbezeichnung S-4030, und 0,63 g einer Melaminharzlösung, hergestellt von SANWA CHEMICAL CO., LTD, unter der Handelsbezeichnung MX-470, wurden 9,18 g 2-Propanol und des weiteren 0,80 g Octyl-3-(5-chlor-2H-benzotriazol-2-yl)-5-(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxybenzolpropanat, hergestellt von CIBA GEIGY INC. unter der Handelsbezeichnung TINUVIN 109, zugegeben um eine Beschichtungslösung zu ergeben. Unter Verwendung eines 10-mil-Auftragegeräts wurde die Beschichtungslösung nach einem Rakelverfahren auf ein Glassubstrat aufgebracht. Der resultierende Beschichtungsfilm auf dem Glassubstrat wurde auf einer Heizplatte bei 60°C für 30 Minuten getrocknet und durch Erhitzen bei 170°C für 2 Stunden in einem Heizofen gehärtet um eine organische, UV-absorbierende Schicht aus einem acrylischen Melaminharz mit einer Dicke von 70 μm zu bilden.
  • Herstellung einer transparenten, elektrisch leitenden Platte mit einer organischen, UV-absorbierenden Schicht
  • Die erhaltene organische UV-absorbierende Schicht wurde mit einer Silikonharz-Beschichtungsflüssigkeit, hergestellt von NIPPON UNICAR COMPANY LTD. unter der Handelsbezeichnung APZ-6615, verdünnt mit dem Doppelten des ursprünglichen Volumens Ethanol, sprühbeschichtet. Nach dem Eintrocknen des Lösungsmittels wurde die erhaltene Schicht durch Erhitzen bei 100°C für 20 Minuten gehärtet um eine Überzugsschicht aus einem Silikonharz mit einer Dicke von etwa 6,5 μm auf der organischen, UV-absorbierenden Schicht zu bilden.
  • Anschließend wurde das Aufsputtern von ITO darauf durchgeführt bei einer Substrattemperatur von 200°C um eine transparente Elektrode mit einer Filmdicke von etwa 3.900 Å mit einem Oberflächenwiderstand von 8,2 Ω/cm2 zu bilden, wodurch eine transparente, elektrisch leitende Platte mit einer organischen UV-absorbierenden Schicht, einer Überzugsschicht und der transparenten Elektrode, in dieser Reihenfolge, auf dem transparenten Glassubstrat aufgebracht zu erhalten. Die spektrale Durchlässigkeit der transparenten, elektrisch leitenden Platte, die mit einem Spektrophotometer gemessen wurde, ist in 6 gezeigt.
  • Herstellung einer elektrochromen Elektrode
  • Auf einem ITO-Glas von 10 cm × 10 cm Größe wurde WO3 aus der Dampfphase abgeschieden um eine Dicke von etwa 5.000 Å zu ergeben bei einer Geschwindigkeit von 20 bis 30 Å/-Sekunde um eine elektrochrome Schicht zu bilden um eine elektrochrome Elektrode herzustellen.
  • Herstellung einer Gegenelektrode
  • Auf der transparenten, elektrisch leitenden Platte von 10 cm × 10 cm Größe mit der organischen, UV-absorbierenden Schicht wurden aktive Kohlenstofffasern mit einer Oberfläche von 1.500 m2/g, hergestellt von GUNEI CHEMICAL INDUSTRY CO., LTD, in Form eines Gitters unter Verwendung eines elektrisch leitenden Haftmittels, hergestellt von TOKURIKI KAGAKU CO., LTD, unter der Handelsbezeichnung SILVEST P-255, gebunden. Die Form des Gitters der aktiven Kohlenstofffasern wies einen Gitterlinienabstand von 2 cm und eine Gitterlinienbreite von 0,8 mm auf. Die Menge der aktiven Kohlenstofffasern betrug 0,85 mg/cm. Anschließend wurde ein Polyesterfilm auf den aktiven Kohlenstofffasern gebunden um eine isolierende Schicht zu ergeben um eine Gegenelektrode herzustellen.
  • Herstellung des intelligenten Fensters
  • Die elektrochrome Elektrode wurde gegenüber der Gegenelektrode mit einem Zwischenraum von 1 mm dazwischen angeordnet, und der periphere Bereich wurde mit einem Epoxyharz in einer Breite von 5 mm abgedichtet. Der Innenraum der Anordnung wurde im Vakuum mit einer Propylencarbonatlösung von LiClO4 (1 M/Liter) als Elektrolyt befüllt, und die Einfüllöffnung wurde mit einem Epoxyharz abgedichtet. Elektrische Drähte wurden mit der elektrochromen Elektrode und der Gegenelektrode verbunden um ein intelligentes Fenster herzustellen. Die Eigenschaften des so hergestellten intelligenten Fensters wurden nach den folgenden Testverfahren bewertet.
  • Färbungs- und Entfärbungstest
  • Eine elektrische Spannung von 1 V wurde 120 Sekunden lang zwischen der elektrochromen Elektrode als negativer Pol und der Gegenelektrode als positiver Pol angelegt. Es wurde beobachtet, dass die resultierende Anordnung gleichförmig blau gefärbt war, wobei die optische Dichte der Färbung 1,08 betrug. Anschließend wurde eine elektrische Spannung von 1 V 60 Sekunden lang zwischen der elektrochromen Elektrode als positiver Pol und der Gegenelektrode als negativer Pol angelegt. Es wurde beobachtet, dass die Färbung rasch verschwand, wobei die optische Dichte zum Zeitpunkt der Farbauslöschung 0,20 betrug. Die Differenz der optischen Dichte zwischen Färbung und Entfärbung betrug somit 0,88.
  • Zyklischer Test unter Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung
  • Der Färbungs- und Entfärbungstest wurde über 1.200 Zyklen in einem Suntest (Handelsbezeichnung), hergestellt von HERAEUS INDUSTRIE TECHNIK, durchgeführt. Es wurde beobachtet, dass die Zyklus-Eigenschaften hochgradig stabil waren, ohne dass eine verbleibende Färbung, eine Verminderung des Reaktionsverhaltens oder eine Verminderung der Differenz in der optischen Dichte beobachtet wurden.
  • Beispiel 2
  • Herstellung einer organischen, UV-absorbierenden Schicht
  • Zu 11,1 ml einer Silikonlackbeschichtung, hergestellt von OKITSUMO CO. unter der Handelsbezeichnung "XO-7931-CLEAR", wurden 5 g 3-(5-Chlor-2H-benzotriazol-2-yl)-5-(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxy-N-(3-(triethoxysilyl)propyl)benzolpropanamid zugegeben. Zu der resultierenden Masse wurden 1 ml Wasser, 0,1 ml Essigsäure und 10 μl Di-n-butylzinn dilaurat zugegeben. Die resultierende Masse wurde 24 Stunden lang bei 60°C stehen gelassen und dann durch Sprühbeschichten auf ein Glassubstrat aufgebracht. Der resultierende Beschichtungsfilm auf dem Glassubstrat wurde auf einer Heizplatte bei 60°C für 15 Minuten getrocknet und durch Erhitzen bei 200°C für 1 Stunde in einem Heizofen gehärtet um eine organische, UV-absorbierende Schicht von etwa 15 μm Dicke zu bilden. Selbst in Chloroform wurden keine Komponenten der UV-absorbierenden Schicht herausgelöst.
  • Herstellung einer transparenten, elektrisch leitenden Platte mit einer organischen, UV-absorbierenden Schicht
  • Auf der erhaltenen organischen, UV-absorbierenden Schicht wurde das Aufsputtern von ITO durchgeführt bei einer Substrattemperatur von 250°C um eine transparente Elektrode mit einer Filmdicke von 3.300 Å mit einem Oberflächenwiderstand von 7,5 Ω/cm2 zu bilden, wodurch eine transparente, elektrisch leitende Platte mit der organischen, UV-absorbierenden Schicht und der transparenten Elektrode, nacheinander auf dem transparenten Glassubstrat gebildet, erhalten wurde. Die spektrale Durchlässigkeit der transparenten, elektrisch leitenden Platte ist in 6 gezeigt.
  • Herstellung einer elektrochromen Elektrode
  • Auf einem ITO-Glas von 10 cm × 10 cm Größe wurde WO3 in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 aus der Dampfphase abgeschieden um eine elektrochrome Schicht zu bilden, um eine elektrochrome Elektrode herzustellen.
  • Herstellung einer Gegenelektrode
  • Auf der transparenten, elektrisch leitenden Platte von 10 cm × 10 cm Größe mit der organischen, UV-absorbierenden Schicht wurden aktive Kohlenstofffasern in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 aufgebracht um eine Gegenelektrode herzustellen.
  • Herstellung eines Vorläufers des festen, ionenleitenden Materials
  • 1 g Methoxypolyethylenglykol #230 Methacrylat, hergestellt von SHINNAKAMURA CHEMICAL INDUSTRIAL CO., LTD, unter der Handelsbezeichnung M-40G, 0,02 g Polyethylenglykol #400 Dimethacrylat, hergestellt von SHINNAKAMURA CHEMICAL INDUSTRIAL CO., LTD, unter der Handelsbezeichnung 9G, und 20 mg Photopolymerisationsinitiator, hergestellt von CIBA GEIGY INC. unter der Handelsbezeichnung DAROCUR 1173, wurden in 4 g einer 1 M LiClO4/γ-Butyrolacton-Lösung aufgelöst um einen Vorläufer für ein festes, ionenleitendes Material zu erhalten.
  • Herstellung eines intelligenten Fensters
  • Die elektrochrome Elektrode wurde gegenüber der Gegenelektrode mit Glasperlen mit einem Durchmesser von 200 μm dazwischen angeordnet, und der periphere Bereich wurde mit einem Epoxyharz in einer Breite von 5 mm abgedichtet. Der Innenraum der Anordnung wurde im Vakuum mit dem Vorläufer des festen, ionenleitenden Materials befüllt, und die Einfüllöffnung wurde mit einem Epoxyharz abgedichtet. Durch Bestrahlen mit dem Licht einer Hochdruck-Quecksilberdampflampe wurde der Vorläufer des festen, ionenleitenden Materials gehärtet um ein festes, ionenleitendes Material zu werden. Elektrische Drähte wurden mit der elektrochromen Elektrode und der Gegenelektrode verbunden um ein intelligentes Fenster herzustellen. Die Eigenschaften des so hergestellten intelligenten Fensters wurden nach den folgenden Testverfahren bewertet.
  • Färbungs- und Entfärbungstest
  • Eine elektrische Spannung von 1 V wurde 120 Sekunden lang an die elektrochrome Elektrode als negativer Pol und die Gegenelektrode als positiver Pol angelegt. Es wurde beobachtet, dass die resultierende Anordnung gleichförmig blau gefärbt war, wobei die optische Dichte der Färbung 1,15 betrug. Anschließend wurde eine elektrische Spannung von 1 V 60 Sekunden lang an die elektrochrome Elektrode als positiver Pol und die Gegenelektrode als negativer Pol angelegt. Es wurde beobachtet, dass die Färbung rasch verschwand und die optische Dichte zum Zeitpunkt der Farbauslöschung 0,25 betrug. Die Differenz der optischen Dichte zwischen Färbung und Entfärbung betrug somit 0,90.
  • Zyklus-Test unter Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung
  • Der Färbungs- und Entfärbungstest wurde über 1.200 Zyklen in einem Sun-Test (Handelsbezeichnung), hergestellt von HERAEUS INDUSTRIE TECHNIK, durchgeführt. Es wurde beobachtet, dass die Zyklus-Eigenschaften hochgradig stabil waren, ohne dass eine verbleibende Färbung, eine Verminderung des Reaktionsverhaltens oder eine Verminderung der Differenz in der optischen Dichte beobachtet wurden.
  • Beispiel 3
  • Herstellung einer Zwischenschicht
  • Eine Beschichtung mit darin verteilten ultrafeinen ZnO-Teilchen, hergestellt von RESINO COLOR INDUSTRY CO., LTD, unter der Handelsbezeichnung UV-S-400, wurde durch Tauchbeschichten auf ein Glassubstrat aufgebracht und durch Erhitzen auf 200°C für 20 Minuten gehärtet um eine Fern-UV-absorbierende Schicht mit einer Dicke von etwa 2 μm zu bilden. Anschließend wurde eine Methylenchloridlösung von Polyethersulfon, hergestellt von ICI LTD. unter der Han delsbezeichnung VICTREX PES 4100P, darauf durch Schleuderbeschichten aufgebracht um eine Polymerschicht von etwa 2 μm Dicke zu bilden, um eine Zwischenschicht zu erhalten, die aus der fern-UV-absorbierenden Schicht und der Polymerschicht besteht.
  • Herstellung einer organischen, UV-absorbierenden Schicht
  • Auf der erhaltenen Zwischenschicht wurde eine organische, UV-absorbierende Schicht von etwa 15 μm Dicke auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 gebildet.
  • Herstellung einer Überzugsschicht
  • Auf der erhaltenen organischen, UV-absorbierenden Schicht wurde Polyimidlack, hergestellt von NISSAN CHEMICAL INDUSTRIES, LTD, unter der Handelsbezeichnung RN-812, durch Schleuderbeschichten aufgebracht. Das Lösungsmittel wird dann bei 60°C auf einer Heizplatte entfernt, und das resultierende Produkt wurde durch Erhitzen in einem Ofen bei 200°C für 30 Minuten gehärtet um eine Überzugsschicht von etwa 2 μm Dicke zu erhalten.
  • Herstellung einer transparenten, elektrisch leitenden Platte mit einer organischen, UV-absorbierenden Schicht
  • Auf der erhaltenen Überzugsschicht wurde das Aufsputtern von ITO bei einer Substrattemperatur von nicht mehr als 250°C durchgeführt um eine transparente Elektrode mit einer Filmdicke von etwa 2.050 Å mit einem Oberflächenwiderstand von 9,5 Ω/cm2 zu bilden, wodurch eine transparente, elektrisch leitende Platte mit der Zwischenschicht, der organischen, UV-absorbierenden Schicht, enthaltend einen organischen UV-Absorber, der Überzugsschicht und der transparenten Elektrode, nacheinander auf dem Glassubstrat gebildet, erhalten wird. Die spektrale Durchlässigkeit der transparenten, elektrisch leitenden Platte ist in 6 gezeigt.
  • Herstellung einer elektrochromen Elektrode
  • Unter Verwendung der transparenten, elektrisch-leitenden Platte von 10 cm × 10 cm Größe mit der UV-absorbierenden Schicht wurde die elektrolytische Polymerisation in einer 0,5 N Perchlorsäurelösung, enthaltend 5 mol/Liter Anilinhydrochlorid, mit einer elektrischen Stromdichte von 500 μA/cm2, durchgeführt um eine elektrochrome Schicht eines Polyanilinfilms von 70 cm2 in dem polymerisierten Bereich und 3.000 Å Dicke zu bilden um eine elektrochrome Elektrode zu erhalten.
  • Herstellung einer Gegenelektrode
  • Auf einem ITO-Glas von 10 cm × 10 cm Größe wurden durch elektrolytische Polymerisation erhaltene Polypyrrolpulver mit einer Oberfläche von 73 m2/g in Form von seitlichen Streifen unter Verwendung eines elektrisch leitenden Klebstoffes, hergestellt von TOKURIKI KAGAKU CO., LTD, unter der Handelsbezeichnung SILVEST P-255, gebunden. Der Linienabstand der Streifen betrug 1 cm, und die Linienbreite der Streifen betrugen 0,5 mm. Die Menge der Polypyrrolpulver betrug 0,65 mg/cm. Anschließend wurde ein Polyesterfilm auf den Polypyrrollinien gebunden um eine isolierende Schicht zu ergeben, um eine Gegenelektrode herzustellen.
  • Herstellung eines Vorläufers eines festen, ionenleitenden Materials
  • 10 g Methoxytetraethylenglykolmethacrylat, 0,1 g Tetraethylenglykoldimethacrylat, 40 g γ-Butyrolacton und 4 g LiClO4 (Lithiumperchlorat) wurden vermischt. In der Dunkelheit wurden 0,2 g Polymerisationsinitiator, hergestellt von CIBA GEIGY INC. unter der Handelsbezeichnung DAROCURE 1173, zu der Masse zugegeben.
  • Herstellung eines intelligenten Fensters
  • Die elektrochrome Elektrode wurde mit Glasperlen mit einem Durchmesser von 200 μm dazwischen gegenüber der Gegenelektrode angeordnet, und der periphere Bereich wurde mit einem Epoxyharz in einer Breite von 5 mm abgedichtet. Der Innenraum der Anordnung wurde im Vakuum mit einem Vorläufer eines festen, ionenleitenden Materials befüllt, und die Einfüllöffnung wurde mit einem Epoxyharz abgedichtet. Durch Einstrahlen von Licht einer Hochdruck-Quecksilberdampflampe für 20 Sekunden wurde der Vorläufer des festen, ionenleitenden Materials gehärtet um ein festes, ionenleitendes Material zu werden. Elektrische Drähte wurden mit der elektrochromen Elektrode und der Gegenelektrode verbunden um ein intelligentes Fenster herzustellen. Die Eigenschaften des so hergestellten intelligenten Fensters wurden nach den folgenden Testverfahren bewertet.
  • Färbungs- und Entfärbungstest
  • Eine elektrische Spannung von 1 V wurde 120 Sekunden lang an die elektrochrome Elektrode als negativer Pol und die Gegenelektrode als positiver Pol angelegt. Es wurde beobachtet, dass die resultierende Anordnung gleichförmig blau gefärbt war, wobei die optische Dichte der Färbung 0,65 betrug. Anschließend wurde eine elektrische Spannung von 1 V 60 Sekunden lang an die elektrochrome Elektrode als positiver Pol und die Gegenelektrode als negativer Pol angelegt. Es wurde beobachtet, dass die Färbung rasch verschwand, wobei die optische Dichte zum Zeitpunkt der Entfärbung 0,20 betrug. Die Differenz der optischen Dichte zwischen Färbung und Entfärbung betrug somit 0,45.
  • Zyklus-Test unter Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung
  • Der Färbungs- und Entfärbungstest wurde über 1.200 Zyklen in einem Suntest (Handelsbezeichnung), hergestellt von HERAEUS INDUSTRIE TECHNIK, durchgeführt. Es wurde beobachtet, dass die Zyklus-Eigenschaften hochgradig stabil waren, ohne dass eine verbleibende Färbung, eine Verminderung des Reaktionsverhaltens oder eine Verminderung der Differenz in der optischen Dichte beobachtet wurden.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Herstellung einer elektrochromen Elektrode
  • Auf einem ITO-Glas von 10 cm × 10 cm Größe wurde WO3 in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 aus der Dampfphase abgeschieden um eine elektrochrome Schicht zu bilden, um eine elektrochrome Elektrode herzustellen.
  • Herstellung einer Gegenelektrode
  • Auf einem ITO-Glas von 10 cm × 10 cm Größe, das nicht mit einer organischen, UV-absorbierenden Schicht und einer Überzugsschicht versehen war, wurden aktive Kohlenstofffasern auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 aufgebracht um eine Gegenelektrode herzustellen.
  • Herstellung eines intelligenten Fensters
  • Die elektrochrome Elektrode wurde in einem Abstand von 1 mm gegenüber der Gegenelektrode angeordnet, und der periphere Bereich wurde mit einem Epoxyharz in einer Breite von 5 mm abgedichtet. Der Innenraum der Anordnung wurde im Vakuum mit einer Propylencarbonatlösung von LiClO4 (1 M/Liter) als Elektrolyt befüllt, und die Einfüllöffnung wurde mit einem Epoxyharz abgedichtet. Elektrische Drähte wurden mit der elektrochromen Elektrode und der Gegen elektrode verbunden um ein intelligentes Fenster herzustellen. Die Eigenschaften des so hergestellten intelligenten Fensters wurden nach den folgenden Testverfahren bewertet.
  • Färbungs- und Entfärbungstest
  • Eine elektrische Spannung von 1 V wurde 120 Sekunden lang an die elektrochrome Elektrode als negativer Pol und die Gegenelektrode als positiver Pol angelegt. Es wurde beobachtet, dass die. resultierende Anordnung gleichförmig blau gefärbt war, wobei die optische Dichte der Färbung 1,08 betrug. Anschließend wurde eine elektrische Spannung von 1 V 60 Sekunden lang an die elektrochrome Elektrode als positiver Pol und die Gegenelektrode als negativer Pol angelegt. Es wurde beobachtet, dass die Färbung rasch verschwand, wobei die optische Dichte zum Zeitpunkt der Entfärbung 0,20 betrug. Die Differenz der optischen Dichte zwischen Färbung und Entfärbung betrug somit 0,88.
  • Zyklus-Test unter Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung
  • Der Färbungs- und Entfärbungstest wurde über 1.200 Zyklen in einem Sun-Test (Handelsbezeichnung), hergestellt von HERAEUS INDUSTRIE TECHNIK, durchgeführt. Es wurde eine verbleibende Verfärbung und eine Abnahme des Reaktionsverhaltens festgestellt. Die Differenz der optischen Dichte verringerte sich auf 0,25.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • Herstellung einer anorganischen UV-absorbierenden Schicht
  • Eine Beschichtung mit darin suspendierten ultrafeinen ZnO-Teilchen, hergestellt von RESINO COLOR INDUSTRY CO., LTD, unter der Handelsbezeichnung UV-S-400, wurde durch Tauchbeschichten auf ein Glassubstrat aufgebracht und durch Er hitzen bei 200°C für 20 Minuten gehärtet um eine anorganische UV-absorbierende Schicht von etwa 2 μm Dicke zu bilden.
  • Herstellung einer transparenten, elektrisch leitenden Platte mit einer UV-absorbierenden Schicht
  • Auf der erhaltenen anorganischen, UV-absorbierenden Schicht wurde das Aufsputtern von ITO bei einer Substrattemperatur von 250°C durchgeführt um eine transparente Elektrode mit einer Filmdicke von etwa 2.050 Å und einem Oberflächenwiderstand von 9,5 Ω/cm2 zu bilden, wodurch eine transparente, elektrisch leitende Platte mit der anorganischen UV-absorbierenden Schicht und der transparenten Elektrode, nacheinander auf dem transparenten Glassubstrat gebildet, erhalten wurde. Die spektrale Durchlässigkeit der transparenten, elektrisch leitenden Platte ist in 6 gezeigt.
  • Herstellung einer elektrochromen Elektrode
  • Auf einem ITO-Glas von 10 cm × 10 cm Größe wurde WO3 auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 aus der Dampfphase abgeschieden um eine elektrochrome Schicht zu bilden, um eine elektrochrome Elektrode herzustellen.
  • Herstellung einer Gegenelektrode
  • Auf der transparenten, elektrisch leitenden Platte von 10 cm × 10 cm Größe mit der anorganischen UV-absorbierenden Schicht wurden aktive Kohlenstofffasern auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 aufgebracht um eine Gegenelektrode herzustellen.
  • Herstellung eines intelligenten Fensters
  • Unter Verwendung der elektrochromen Elektrode und der Gegenelektrode wurde ein intelligentes Fenster hergestellt durch Einfüllen des festen, ionenleitenden Materials in den Zwischenraum auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3 und Verbinden von Drähten mit der elektrochromen Elektrode und der Gegenelektrode. Die Eigenschaften des so hergestellten intelligenten Fensters wurden nach den folgenden Testverfahren bewertet.
  • Färbungs- und Entfärbungstest
  • Eine elektrische Spannung von 1 V wurde 120 Sekunden lang an die elektrochrome Elektrode als negativer Pol und die Gegenelektrode als positiver Pol angelegt. Es wurde beobachtet, dass die resultierende Anordnung gleichförmig blau gefärbt war, wobei die optische Dichte der Färbung 1,15 betrug. Anschließend wurde eine elektrische Spannung von 1 V 60 Sekunden lang an die elektrochrome Elektrode als positiver Pol und die Gegenelektrode als negativer Pol angelegt. Es wurde beobachtet, dass die Färbung rasch verschwand, wobei die optische Dichte zum Zeitpunkt der Entfärbung 0,25 betrug. Die Differenz der optischen Dichte zwischen Färbung und Entfärbung betrug somit 0,90.
  • Zyklus-Test unter Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung
  • Der Färbungs- und Entfärbungstest wurde über 1.200 Zyklen in einem Suntest (Handelsbezeichnung), hergestellt von HERAEUS INDUSTRIE TECHNIK, durchgeführt. Es wurde eine verbleibende Verfärbung und eine Abnahme des Reaktionsverhaltens festgestellt. Die Differenz der optischen Dichte verringerte sich auf 0,65.

Claims (7)

  1. Elektrochrome Vorrichtung, umfassend ein Paar elektrisch leitender Gegenplatten (A, B, C), ein ionenleitendes Material (6), das zwischen den elektrisch leitenden Gegenplatten angeordnet ist, eine Schicht (4), enthaltend ein elektrochromes Material, das an mindestens einem Ort zwischen dem ionenleitenden Material und den elektrisch leitenden Gegenplatten angebracht ist, wobei mindestens eine der elektrisch leitenden Gegenplatten eine transparente elektrisch leitende Platte (A, B) ist, die ein transparentes Substrat (1a, 1b) und eine auf der Innenseite des transparenten Substrats angeordnete transparente Elektrode (2a, 2b) umfasst und wobei mindestens eine der transparenten elektrisch leitenden Platten eine UV-absorbierende Schicht (3), enthaltend einen organischen UV-Absorber zwischen dem transparenten Substrat und der transparenten Elektrode, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-absorbierende Schicht (3) ein Grundschichtmaterial umfasst und der organische UV-Absorber chemisch an das Grundschichtmaterial gebundne ist.
  2. Elektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die transparente Elektrode (2a, 2b) aus einem Material ausgewählt aus ITO (In2O3-SnO2), Zinnoxid, Zinkoxid, Vanadiumoxid oder Gemischen davon hergestellt ist.
  3. Elektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die transparente Elektrode (2a, 2b) mit einem opaken elektrodenaktiven Material ausgewählt aus Kupfer, Silber, Gold, Platin, Eisen, Wolfram, Titan, Lithium, Polyanilin, Polythiophen, Polypyrrol, Phthalocyanin, aktiven Kohlenstofffasern, Graphit, V2O5, WO3, MnO2, NiO, Ir2O3 oder Gemischen davon versehen ist.
  4. Elektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die UV-absorbierende Schicht (3) erhalten wird durch Umsetzen des organischen UV-Absorbers mit einem Material; wobei das Material ausgewählt ist aus dem Grundschichtmaterial, einem Vorläufer des Grundschichtmaterials und Gemischen davon und das Material eine funktionelle Gruppe darin besitzt; und wobei der UV-Absorber eine Gruppe besitzt, die mit der funktionellen Gruppe reagiert.
  5. Elektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 1, die des Weiteren eine Überzugsschicht (8) umfasst, die zwischen der UV-absorbierenden Schicht (3), die den organischen UV-Absorber enthält und der transparenten Elektrode (2a, 2b) angeordnet ist.
  6. Elektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 1, die des Weiteren eine Zwischenschicht (7) umfasst, die zwischen dem transparenten Substrat und der UV-absorbierenden Schicht (3), die den organischen UV-Absorber enthält, angeordnet ist.
  7. Elektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die elektrochrome Vorrichtung ein intelligentes Fenster ist.
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