[發明專利]一種碳納米管-聚氨酯復合調光薄膜及其制備方法

無效

• 申請號: 201010274711.X
• 申請日: 2010-09-07
• 公開（公告）號: CN101968593A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發明（設計）人: 孟凡成;李清文;陳名海
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: G02F1/153
• 分類號: G02F1/153;G02F1/15;C08L75/04
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 陳忠輝

技術領域

本發明涉及一種光學薄膜及其制法，尤其涉及一種復合層狀結構的光學調光薄膜及其制法，在高級門窗、汽車玻璃、衛生間和室內外裝飾等領域有重要潛在應用，屬于碳納米管智能薄膜材料及其相關技術領域。

背景技術

功能玻璃材料的開發對室內裝飾技術及居住環境的改變在產生著重大影響。為了防止強紫外的照射，人們多用簾布，或在玻璃上貼窗紙或鍍膜來實現。但這兩種遮光的方式都比較單調，且簾布容易粘灰塵變臟，需定期洗換。貼窗紙和鍍膜也難以自由調節進入室內光線的明暗，且難于達到美化室內環境的效果。近年來，隨著大玻璃窗的流行，人們對建筑裝飾玻璃節能材料的需求也越來越迫切。為了解決這些問題，人們嘗試了各種努力，目前最有成效的工作是美國德州的Polytronix，Inc公司于1991年開始投入商業化量產的Polyvision?Privacy?Glass。在國內，人們習慣稱這種玻璃為電控調光玻璃、智能玻璃、液晶玻璃等。北京眾智同輝科技有限公司、南京智顯科技有限公司以及南京富特萊數碼科技實業有限公司等開啟了國內調光玻璃生產的先河，他們擁有數十項國家發明專利，如中國專利ZL200720044628.7等。但縱觀目前國內外市場上生產銷售的調光玻璃，無外乎基于以下三種技術：1)電色器件(Electrochromic?devices(EC))，2)懸浮顆粒器件(Suspended?ParticleDevices(SPD))，3)聚合物分散液晶器件(Polymer?Dispersed?Liquid?Crystals(PDLCs))，以這三種技術為基礎的調光玻璃各有利弊。如以電致變色為基礎調光器件通過選取特定物質在電場下產生的化學反應，可調制光線從高透過率連續變化至低透過率，開關效率較高。但該類器件制作工藝復雜，長時間可逆化學反應后化學物質容易變性，耐久性不高，目前只小規模應用在高檔汽車玻璃上。懸浮顆?；{光玻璃的調光原理非常簡單，即在電場作用下通過控制兩層玻璃之間的懸浮粒子的數量和取向來調整光線的透射和散射程度，但是造價不菲。而且為了防止粒子泄露對操作和使用環境的要求比較高。聚合物分散液晶型電致調光玻璃是目前調光玻璃市場上的主角。這種技術主要是將向列型液晶分散在特定聚合物基體中，通過控制液晶的排列態，產生內部折射系數的不同，而呈現透光和散光的宏觀狀態的轉變。

調光玻璃主要由中間層薄膜調光體及上下透明夾層材料復合制備而成，其關鍵技術是中間層調光薄膜的材料和制備。目前市場上現有的調光玻璃產品的調光薄膜多是由液晶(主要是向列態液晶分子)及引入電控源的透明導電薄膜(主要為ITO)制備而成。但這兩種主要原料造價昂貴，以致國內市場上電控調光玻璃的價格不低于數千元人民幣每平方米，進口產品的價格更遠遠超過普通民眾所能承受范圍之外。因而市場對于一種新型的，真正物美價廉的調光玻璃產品的需求已經越來越迫切。

碳納米管(CNT)由日本電鏡專家Iijima于1991年發現，是繼C60之后碳家族中出現的又一新成員。由其組裝而成的宏觀結構有碳納米管絲帶、纖維、薄膜等，其粉體及各種宏觀結構已被應用于一些高性能復合材料的制備。尤其是近年來逐漸興起的碳納米管薄膜，受到了各國科學家們的廣泛親睞。大量的有關碳納米管薄膜的基礎和應用研究表明其在透明導電薄膜、電極材料、柔性揚聲器、催化劑載體、場發射器件以及LED等方面的巨大的潛在應用價值。且相對于溶液抽濾的濕法來說，干紡的碳納米管薄膜中沒有小分子分散劑等雜質，透明性和導電性更好，易于大規模制備，因而更顯示了工業化前景。相對于ITO來說，碳納米管薄膜還具有來源廣泛、柔韌性好等優點，加上其較高的導電性和極好的透明度，使其有望取代目前廣泛使用的透明導電薄膜材料ITO。

形狀記憶聚氨酯(SMPU)是形狀記憶高分子材料中最重要的一員，它包含由異氰酸酯形成的硬段固定相和聚醚(聚酯)多元醇形成的軟段可逆相構成，最早是由日本三菱重工業公司1988年8月首先公布于世。最初開發SMPU的目的是為了制造割草機中一種小型發動機的氣流閥；隨后，該公司進一步開發了綜合性能優異的SMPU。其后，科學家們通過調節硬段和軟段的種類、比例和分子量等，制備出了各種具有不同形狀記憶功能的SMPU，并得到了一系列的產品和應用。SMPU除了宏觀可見的在一定刺激源(光、熱、溶劑等)下的形狀回復以外，一些特定種類的產品還可以實現透明與磨砂遮光之間的轉換。

發明內容

鑒于上述現有調光透鏡裝置在應用中壽命較短，成本高昂等缺陷，本發明的目的旨在創新地提出一種碳納米管-聚氨酯復合調光薄膜及其制備方法，以實現一種可低成本制備、且調光性能優越的應用方案。