[發明專利]一種光致變色涂層液及其應用

有效

• 申請號: 201711110839.0
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107779072B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 王明華;張鶴軍;范為正;紀立軍;喬振安;司云鳳;王志飛;鄭永華;薛曉花;吳瀟;劉洋
• 申請（專利權）人: 江蘇視科新材料股份有限公司
• 主分類號: C09D175/04
• 分類號: C09D175/04;C09D7/62;C09D7/63;C09D7/65;C07D491/107;C07D311/94;C09K9/02;B01J13/18;C08G18/38;C08G18/48;C08G18/28;C08G18/12;C08G18/32;C08J7/04
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 劉茵

一種光致變色涂層液及其應用，該涂層液中含有聚氨酯/螺吡喃/硫化鋅復合多層光致變色材料，其內核為硫化鋅介孔納米微球，中間層為螺吡喃類化合物構成的光致變色層，外殼為聚氨酯；該復合微球的外徑為50?350nm，其中，硫化鋅介孔納米微球的直徑為30～250nm，中間層的厚度為5～25nm，外殼的厚度為5～25nm。本發明的涂層液可用于制備光致變色涂層，該涂層在紫外線照射下，能從無色變為有色，而紫外線消失后，又能快速褪變為無色，具有抗疲勞性強、穩定性好、變色速度快等優點。

技術領域

本發明屬于光致變色技術領域，具體涉及一種含有光致變色納米復合微球的光學材料變色涂層液及其應用。

背景技術

光致變色指的是某些化合物在一定的波長和強度的光作用下，隨著吸收光譜的變化，材料的分子結構改變，從而導致材料吸光度和顏色發生變化，且這種改變一般是可逆的，當光照停止后又能自動恢復到原來狀態的一種功能性材料，作為光學材料細分領域內一種新材料，在光學透鏡、光信息存儲、分子開關、防偽識別等高技術領域具有重要應用價值。人類發現光致變色現象已有一百多年的歷史。第一個成功的商業應用，始于20世紀60年代，美國的Corning工作室的兩位材料學家Amistead和Stooky首先制備了含鹵化銀玻璃的光致變色材料，隨后人們對其機理和應用作了大量研究，并開發出了新型變色眼鏡。但由于其較高的成本及復雜的加工技術，不適于制作大面積光色玻璃，限制了其在建筑領域的商業應用。此后，光致變色的應用重心轉向了價格便宜且質量較輕的聚合物基材料，將光致變色化合物加入透明樹脂中，制成光敏變色材料，可以用于樹脂眼鏡片，國內外在變色眼鏡方面已開始應用。由于鹵化銀光致變色材料不適用于樹脂眼鏡，已逐步被淘汰。目前有機光致變色化合物在樹脂鏡片上的應用主要包含以下幾類：螺吲哚啉萘并噁嗪、萘并吡喃、俘精酸酐光致變色化合物等。盡管在實際應用方面取得了重要的成果，但還存在著變色化合物光穩定性差、光致變色響應值低、熱穩定性不足等弊端，如：光致變色化合物容易受到pH值、氧化作用、光照強度、溫度、基體環境等的影響而導致其光化學疲勞度變差，并且在受到多次反復輻照后發生降解劣變而失去可逆的光致變色性能，或者變色響應時間延長、色度減弱、褪色恢復時間遲緩等情況。

變色化合物光穩定性，也即抗疲勞性，是變色化合物在實際應用中存在的重要問題之一。光致變色機理研究表明，引發疲勞的原因主要是化合物在光異構化反應時發生光氧化降解，出現疲勞現象。因此，抗氧化研究已成為化合物提高抗疲勞性能的主要途徑。目前，主要利用如下方法提高抗疲勞性能：一是在含有變色化合物的聚合物介質中加入光穩定劑或抗氧劑；二是在化合物分子上直接鍵入抗氧基團；三是將富電雜芳基團引入到化合物分子側鏈上；四是通過加入單基太氧淬滅劑，或者采用誘捕試劑(spin-trapping agent)來提高抗疲勞性。故有研究者通過將變色化合物微膠囊化來提升性能，如：專利ZL200810057392公開了一種光致變色微膠囊的制備方法，該方法可提高光致變色材料的耐酸堿性及耐疲勞性，延長使用壽命。ZL201410195430.3專利公開了一種聚氨酯-殼聚糖雙殼光致變色微膠囊的制備方法，雙層包覆可以進一步提高光致變色化合物的包覆率和耐疲勞性等。因此，開發具有良好的光致變色性能的化合物及復合材料已成為近年來光致變色材料的研究熱點之一，特別是開發抗疲勞性能優越、熱穩定性好、光譜響應值高的變色材料，更具有推廣使用價值。

另外，光致變色性能也常常受到聚合物分子、基體中的其它化學助劑、微觀結構、聚合環境等影響，例如：變色化合物受聚合物中紫外吸收劑影響較大，由于紫外線被聚合物中光吸收劑吸收，使得變色化合物受紫外光譜激發變色受到了很大的限制，導致變色效率低；同時，屈光度的存在導致鏡片的邊緣厚度和中心厚度不一致，在這種情況下，如仍采用本體添加變色化合物的方法會導致鏡片厚薄不同地方的顏色深度色差。所以，國內有部分制造商采用旋涂法來生產變色鏡片。旋涂法是在基片制成后，即將配好的變色溶液加入旋涂機槽中，充分混合后，使基片固定在旋涂機上進行離心旋轉運動，并將其固化，形成有變色效果的制品，旋涂法與基片法相比，優點是技術含量高，理論上可以制成任何產品，產品色差小，缺點是由于變色涂層空間相對縮小，變色空間減小，隨著外界環境溫度的變化，變色效率不高，因此開發光致變色效率高的鏡片涂層技術是未來一個重要的發展方向。