一种通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜及其制备方法
阅读说明：本技术 一种通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜及其制备方法 (Intelligent energy-saving film for realizing light and shade color change through electric field control and preparation method thereof ) 是由 吴健 于 2021-09-15 设计创作，主要内容包括：本申请涉及调光薄膜领域,具体公开了一种通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜及其制备方法。两层透光膜,两层所述透光膜间隔设置；两层导电薄膜,每层所述导电薄膜均设于所述透光膜的一侧且相对间隔设置；若干电致收缩颗粒,每个所述电致收缩颗粒两层相两层导电薄膜层之间且能在电场控制下实现体积形变,以调节通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜的透光率为0.1％～70％。其制备方法包括：S1、导电薄膜沉积；S2、涂布制备；S3、固化静置。本申请选用电致收缩颗粒为主要材料进行制备,通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜,有效改善通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜明暗调节性能不佳的缺陷。(The application relates to the field of dimming films, and particularly discloses an intelligent energy-saving film for realizing light and shade color change through electric field control and a preparation method thereof. The two layers of light-transmitting films are arranged at intervals; the two layers of conductive films are arranged on one side of the light-transmitting film and are oppositely arranged at intervals; the volume deformation can be realized between two layers of conductive thin film layers of two phases of each electrostrictive particle under the control of an electric field, so that the light transmittance of the intelligent energy-saving thin film for realizing the light and shade color change through the control of the electric field is adjusted to be 0.1-70%. The preparation method comprises the following steps: s1, depositing a conductive film; s2, coating preparation; and S3, solidifying and standing. According to the application, the electrostrictive particles are selected as main materials to be prepared, the intelligent energy-saving film with the light and shade changing effect is realized through electric field control, and the defect of poor light and shade adjusting performance of the intelligent energy-saving film with the light and shade changing effect through electric field control is effectively overcome.)
技术领域
本申请涉及调光薄膜领域，更具体地说，它涉及一种通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜及其制备方法。
背景技术
随着现代科技的不断发展，建筑技术及交通科技的发展，建筑屋面越来越多地融入了幕墙、天窗等元素，其通透性加强了室内外视觉互动。同时，在以汽车、轨道、飞机和游艇为代表的的交通工具上，窗户的使用也能给人们带来舒适的自然光线和自然景观。但大面积的玻璃幕墙和窗户的使用，使得建筑或交通工具内部环境受太阳热辐射影响增大，特别是在辐射强烈的夏季，太阳光不仅造成了眩光现象，影响视觉舒适性，而且由于玻璃的高传热性和透明性，增加了空调系统的制冷能耗。可逆变色玻璃是解决该问题的一种方案，利用其特定条件下玻璃的颜色会发生改变的特性，从而改变光线的透射和反射比例。
通过设计通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜并将其复合至玻璃中，使玻璃具有良好的电致变色性能，是现有电致变色玻璃常用的技术方案，在外加电场作用下，电致变色玻璃就是利用电致变色的材料在充、放电时出现太阳辐射热光透反特性改变的特点而制成的节能玻璃。
但是在现有的电致变色材料中，由于通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜的结构过于复杂，且透光性能不能实现良好的调整，导致电致变色薄膜在调节明暗时控制性不佳，从而降低了电致变色薄膜遮光、隔热的性能。
发明内容
为了改善通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜明暗调节性能不佳降低了电致变色薄膜遮光、隔热的性能的缺陷，本申请提供一种通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜及其制备方法，采用如下的技术方案：
第一方面，提供一种通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜，采用如下的技术方案：
一种通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜包括：两层透光膜，两层所述透光膜间隔设置；
两层导电薄膜，每层所述导电薄膜均设于所述透光膜的一侧且相对间隔设置；
若干电致收缩颗粒，每个所述电致收缩颗粒位于两层导电薄膜层之间且能在电场控制下实现体积形变，以调节通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜的透光率为0.1％～70％。
通过采用上述技术方案，由于本申请采用电致收缩颗粒填充至两层导电薄膜层之间，在正常状态下，由于电致收缩颗粒填充后，光线在穿过透光膜的过程中，受到电致收缩颗粒的阻挡，导致光线出现反射或漫反射，从而隔绝了光线的传递，降低了透光膜的透光率。
其次，当电致收缩颗粒能在电场状态下时发生体积收缩现象，由于电致收缩颗粒体积缩小，从而使光在穿过透光膜的过程中，大部分光线穿过了收缩后的电致收缩颗粒之间的孔隙，有效改善了透光膜的透光率，所以本申请选用电致收缩颗粒为主要材料进行制备通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜，有效改善通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜明暗调节性能不佳的缺陷，从而改善了通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜材料的遮光、隔热性能。
进一步地，所述电致收缩颗粒在无电场施加状态下相互抵接排列，以隔绝所述电致收缩颗粒一侧的光线朝向所述电致收缩颗粒另一侧进行传递；每个所述电致收缩颗粒在电场状态下收缩以调整所述电致收缩颗粒一侧的光线朝向所述电致收缩颗粒另一侧的透过率。
通过采用上述技术方案，由于本申请进一步限定了电致收缩颗粒的排列结构，从而使电致收缩颗粒在调节时更容易控制，形成无极控制的结构体系，有效改善通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜的明暗调节性能不佳的缺陷，从而改善其遮光、隔热性能。
进一步地，所述电致收缩颗粒的体积形变的范围为10％～300％。
通过采用上述技术方案，由于本申请优化了电致收缩颗粒的形变范围，由于透光膜的透光率由电致收缩颗粒进行控制，所以本申请优化后的电致收缩颗粒能有效调整其体积的变化范围，有效改善通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜明暗调节性能不佳的缺陷，从而改善了通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜材料的遮光、隔热性能。
进一步地，所述电致收缩颗粒的粒径为0.01～0.05μm。
通过采用上述技术方案，由于本申请进一步优化了电致收缩颗粒的粒径，一方面，优化粒径的电致收缩颗粒能在单位面积内的填充数量更多，从而在调节智能节能薄膜透光率的时候，能做到比较精确的明暗调节效果；另一方面，优化粒径后的电致收缩颗粒在电致收缩的过程中，能优化其填充形成的结构，防止大粒径电致收缩颗粒在伸缩过程中体积变化过大从而改变通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜明暗的结构性能，也防止电致收缩颗粒粒径过小导致材料产生团聚的现象，从而有效改善其通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜明暗调节性能不佳的缺陷。
进一步地，每层所述透光膜包括PET膜或PC膜中的任意一种。
通过采用上述技术方案，由于本申请优化了透光膜的材料，通过选用透光性较好且机械性能较强的薄膜，不仅提高了智能节能薄膜的透光性能，同时还具有到良好的力学强度和机械性能。
进一步地，每层所述导电薄膜包括氧化铟锡薄膜。
通过采用上述技术方案，由于本申请采用氧化铟锡薄膜为导电薄膜材料，不仅能满足智能节能薄膜的明暗调节对电场导电的需求，还具有良好的透光性能，从而对智能节能薄膜的透光性影响较小。
进一步地，所述电致收缩颗粒包括电致伸缩接枝弹性体或电致粘弹性聚合物中的任意一种或两种。
通过采用上述技术方案，由于本申请优选电致伸缩接枝弹性体和电致粘弹性聚合物为主要的电致收缩材料，这两种材料均具有良好的弹性性能，可通过对形变程度的实际需求进行调整选用的材料主体，从而降低了生产成本，提高了电致收缩颗粒形变性能。
第二方面，本申请提供一种通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜的制备方法，采用如下的技术方案：
一种通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜的制备方法，制备步骤包括：
S1、导电薄膜沉积：对透光膜一侧磁控溅射氧化铟锡薄膜，静置收集得复合基体膜；
S2、涂布制备：将制备的复合基体膜之间涂覆电致收缩涂料，控制电致收缩涂料的涂布厚度为0.3～0.5mm，收集得包覆膜；
S3、固化静置：将涂覆完成的包覆膜置于紫外光条件下进行UV固化处理，静置20～30h，即可制备得所述通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜。
通过采用上述技术方案，本申请在制备通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜的过程中，将电致收缩涂料涂覆至两层导电薄膜之间，经UV固化形成具有良好结构的智能节能薄膜，不仅能有效提高电致收缩颗粒在智能节能薄膜内的均匀分散性能，还能有效改善智能节能薄明暗调节性能不佳的缺陷。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
第一、本申请采用电致收缩颗粒填充至至两层导电薄膜层之间，在正常状态下，由于电致收缩颗粒填充后，光线在穿过透光膜的过程中，受到电致收缩颗粒的阻挡，导致光线出现反射或漫反射，从而隔绝了光线的传递，降低了透光膜的透光率。
其次，当电致收缩颗粒能在电场状态下时发生体积收缩现象，由于电致收缩颗粒体积缩小，从而使光在穿过透光膜的过程中，大部分光线穿过了收缩后的电致收缩颗粒之间的孔隙，有效改善了透光膜的透光率，所以本申请选用电致收缩颗粒为主要材料进行制备通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜，有效改善通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜明暗调节性能不佳的缺陷，从而改善了通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜材料的遮光、隔热性能。
第二、本申请进一步限定了电致收缩颗粒的排列结构，从而使电致收缩颗粒在调节时更容易控制，形成无极控制的结构体系，有效改善通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜的明暗调节性能不佳的缺陷，从而改善其遮光、隔热性能。
第三、在制备通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜的过程中，将电致收缩涂料涂覆至两层导电薄膜之间，经UV固化形成具有良好结构的智能节能薄膜，不仅能有效提高电致收缩颗粒在智能节能薄膜内的均匀分散性能，还能有效改善智能节能薄明暗调节性能不佳的缺陷。
附图说明
图1是本申请实施例一种通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜的遮光调节时光线状态示意图；
图2是本申请实施例一种通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜的透光调节时光线状态示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例中，所用的仪器设备和原料辅料如下所示，但不以此为限：
机器：干燥箱、搅拌机、真空冷冻干燥装置、Hitachi公司的U-3010紫外-可见-近红外分光光度计、苏州力博塑料科技有限公司生产的BM/BS3250-BM/BS3820型TPEE导电弹性体、Hitachi公司的U-3010近红外分光光度计。
制备例
电致收缩涂料制备
称量125kg水、2kg粒径为0.01～0.05μm、形变范围为10％～300％的电致伸缩接枝弹性体、6kg丙三醇和5kg聚乙烯醇，先将水、电致收缩颗粒和丙三醇混合，再将聚乙烯醇添加混合，按2℃/min升温至80℃下，保温加热并搅拌，调节固含量为10％，在200W下超声分散10min，得电致收缩涂料。
实施例
实施例1
S1、导电薄膜沉积：对PET透光膜一侧磁控溅射氧化铟锡薄膜，静置收集得复合基体膜；
S2、涂布制备：将制备的复合基体膜之间涂覆电致收缩涂料，控制电致收缩涂料的涂布厚度为0.3mm，收集得包覆膜；
S3、固化静置：将涂覆完成的包覆膜置于紫外光条件下进行UV固化处理，静置20h，即可制备得所述通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜。
实施例2
S1、导电薄膜沉积：对PET透光膜一侧磁控溅射氧化铟锡薄膜，静置收集得复合基体膜；
S2、涂布制备：将制备的复合基体膜之间涂覆电致收缩涂料，控制电致收缩涂料的涂布厚度为0.4mm，收集得包覆膜；
S3、固化静置：将涂覆完成的包覆膜置于紫外光条件下进行UV固化处理，静置25h，即可制备得所述通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜。
实施例3
S1、导电薄膜沉积：对PET透光膜一侧磁控溅射氧化铟锡薄膜，静置收集得复合基体膜；
S2、涂布制备：将制备的复合基体膜之间涂覆电致收缩涂料，控制电致收缩涂料的涂布厚度为0.5mm，收集得包覆膜；
S3、固化静置：将涂覆完成的包覆膜置于紫外光条件下进行UV固化处理，静置30h，即可制备得所述通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜。
实施例4：通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜，与实施例1的区别在于，其采用电致粘弹性聚合物代替实施例1中的电致伸缩接枝弹性体，其余制备步骤和生产条件，均与实施例1相同。
实施例5：通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜，与实施例1的区别在于，其采用PC透光膜代替实施例1中的PET透光膜，其余制备步骤和生产条件，均与实施例1相同。
性能检测试验
分别对实施例1～5进行性能测试，对实施例1～5制备的通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜的可见光透过率和通断电稳定性能进行测试。
检测方法/试验方法
光线透过性能：
采用Hitachi公司的U-3010紫外-可见-近红外分光光度计测试薄膜光学性质，测试范围350~800nm，将本申请制备的通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜置于0～120V下进行无极调节处理，设定每次通断电周期为5s，每通断电10万次后使用透过率仪进行检测产品的在220V和断电60S后的雾度和可见光透过率。
具体检测结果如下表表1～2所示：
表1通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜雾度检测表
表2通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜透光率检测表
对比例
对比例1：一种通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜，与实施例1的区别在于，采用弹性体SEBS代替实施例1中的电致伸缩接枝弹性体，其余制备步骤和生产条件，均与实施例1相同。
对比例2：一种通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜，与实施例1的区别在于，采用TPEE导电弹性体代替实施例1中的电致伸缩接枝弹性体，其余制备步骤和生产条件，均与实施例1相同。
对比例3：一种通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜，与实施例1的区别在于，采用形变范围为50％～100％电致伸缩接枝弹性体代替实施例1中的形变范围为10％～300％电致伸缩接枝弹性体，其余制备步骤和生产条件，均与实施例1相同。
对比例3：一种通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜，与实施例1的区别在于，采用粒径为0.005μm电致伸缩接枝弹性体代替实施例1中电致伸缩接枝弹性体，其余制备步骤和生产条件，均与实施例1相同。
对比例4：一种通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜，与实施例1的区别在于，采用粒径为0.08μm电致伸缩接枝弹性体代替实施例1中电致伸缩接枝弹性体，其余制备步骤和生产条件，均与实施例1相同。
性能检测试验
分别就对比例1～4进行性能测试，对对比例1～4制备的通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜的可见光透过率和通断电稳定性能进行测试。
检测方法/试验方法
光线透过性能：
采用Hitachi公司的U-3010紫外-可见-近红外分光光度计测试薄膜光学性质，测试范围350~800nm，将本申请制备的通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜置于0～120V下进行无极调节处理，设定每次通断电周期为5s，每通断电10万次后使用透过率仪进行检测产品的在220V和断电60S后的雾度和可见光透过率。
具体检测结果如下表表3～4所示：
表3通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜雾度检测表
表4通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜透光率检测表
参考表1～4的性能检测对比可以发现：
（1）将实施例1～3进行性能对比可以发现，本申请制备的通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜具有良好的明暗调节性能，说明本申请技术方案采用电致收缩颗粒填充至智能节能薄膜中，有效改善其明暗调节性能不佳的缺陷。
（2）将实施例1～3和对比例4～6进行对比，本申请制备的通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜均具有良好的使用稳定性能，在通断电50W次后，仍具有良好的明暗调节性能。
（3）将实施例1～3和对比例1～2进行性能对比，进一步说明本申请技术方案采用电致收缩颗粒填充至至两层导电薄膜层之间，有效改善了通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜明暗调节性能不佳的缺陷。
（4）将本申请实施例1和对比例3～4进行性能对比，说明本申请技术方案优化了电致收缩颗粒的粒径，一方面，优化粒径的电致收缩颗粒能在单位面积内的填充数量更多，从而在调节通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜透光率的时候，能做到比较精确的明暗调节效果；另一方面，优化粒径后的电致收缩颗粒在电致收缩的过程中，能优化其填充形成的结构，防止大粒径电致收缩颗粒在伸缩过程中体积变化过大从而改变通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜明暗变化，也防止电致收缩颗粒粒径过小导致材料产生团聚的现象，从而有效改善其通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜明暗调节性能不佳的缺陷。
本申请实施例一种通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜的实施原理为：
（1）在不需要调节室内光线时，通过电场控制实现明暗变色的智能节能薄膜处于通电状态，电致收缩颗粒填充至两层导电薄膜内并在电场作用下收缩，从而使光线在穿过智能节能薄膜的过程中，部分光线穿过了收缩后的电致收缩颗粒的孔隙，使光线可进入室内，从而实现透光调节；
（2）当需要调节室内光线变暗时，通过调节通电电场的变化，改变电致收缩颗粒膨胀的大小，由于电致收缩颗粒膨胀后阻挡了光线，导致光线出现反射或漫反射，从而隔绝的光线的传递，降低了智能节能薄膜的透光率，从而实现遮光调节。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。