一种显色可调的二氧化钒基热致变色复合材料及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种显色可调的二氧化钒基热致变色复合材料及其应用，所述二氧化钒基热致变色复合材料包括二氧化钒基热致变色材料和紫外光致变色材料，所述二氧化钒基热致变色材料和紫外光致变色材料的质量比为1:（0.1～2），优选为5:1～2:1。

【技术实现步骤摘要】
一种显色可调的二氧化钒基热致变色复合材料及其应用
本专利技术涉及一种显色可调的二氧化钒基热致变色复合材料及其应用，特别涉及二氧化钒基热致变色材料薄膜显色的调节及应用，属于复合膜

技术介绍
全球能源短缺问题日益严重，过度碳排放引起环境日益恶化，节能减排已成为当前各国的首要任务。据估计，建筑能耗占社会总能耗的1/3以上，因此，推进建筑节能是节能减排、实现可持续发展的重点措施之一。建筑能耗中很大部分用于空调，而玻璃窗作为建筑与外界进行热交换的主要通道，成为空调能源流失的主要途径。因此，使用各种类型的节能窗，能有效地降低能耗，达到节能环保的目的。现有市场节能窗主流产品为低辐射(Low-E)玻璃和热反射玻璃等，由于技术成熟，价格便宜，隔热性能良好，被广泛应用于建筑节能。但上述节能窗光学性能不能因季节变化和人为需求改变，难以适应我国大多数冬寒夏热地区的节能需求以及人们对居住环境舒适程度越来越高的要求。于是，被称为“智能节能窗”的新节能产品便应运而生，将成为继Low-E后新一代节能玻璃产品。智能节能窗使用光学性能可变的致变色材料，利用其对各种物理刺激产生的透反射性能等变化，达到室内环境光热的可控调节目的。显然，智能节能窗可适应绝大部分地区和不同气候条件的需求，也使室内居住环境对人更加适宜。根据物理刺激种类与变色机理，有电致变色，气致变色，光致变色，热致变色等多个种类的智能节能窗。在各种类型的智能节能窗中，利用二氧化钒室温附近的半导体-金属可逆相变原理研制的热致变色节能窗，具有结构简单，材料用量少，完全不用开关或人工能源控制就能顺应环境温度变化而实现自动光热调控等显著优点，在各国获得重视并相继研发。其中，使用纳米二氧化钒的温控智能节能贴膜技术已率先在我国获得突破，制备出的二氧化钒基温控智能节能贴膜即将投放市场。但是，作为上述技术的主要专利技术者，同时注意到上述二氧化钒温控智能节能窗依然存在以下若干不足：(1)对日射红外波段具有较高的调节幅度，但对占日射总能量50％的可见光波段几乎不具有调节作用，其结果降低了总日射调节率；(2)由于在可见光波段不具有明显的调节作用，无法利用这种调节产生足够的视觉变化，从而无助于对顾客进行强有力的调节效果演示，对产品的宣传和推广造成决定性的不良影响；(3)对短波段可见光具有强烈的吸收效应，导致薄膜黄色显色。迄今尚无成熟技术从根本上解决上述若干问题。专利1(中国公布号CN105694615A)公开了配位基转换体热致变色(LigandExchangeThermochromic简称LETC)材料与二氧化钒基热致变色材料复合，实现了高、低温时对可见光和红外光区光谱的可逆调节，但是，所述LETC材料包含有机醇等易挥发成分，容易在生产制备和日常使用中挥发失效，从而影响复合材料的热致变色性能，另外，LETC材料的变色依靠的是热驱动。专利2(中国公布号CN108300002A)采用离子液体替换有机醇的方法，虽然使含羟基离子液体的LETC具有不挥发、高耐热性以及良好的化学稳定性等优点，但是离子液体在室温或接近室温下呈现液态，也称为低温熔融盐，无法固化严重限制其投入到实际使用中。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术首次采用紫外光致变色材料与二氧化钒基热致变色材料形成二氧化钒基热致变色复合材料，并利用其提供了一种二氧化钒基热致变色复合膜及其制备方法。第一方面，本专利技术提供了一种显色可调的二氧化钒基热致变色复合材料，所述二氧化钒基热致变色复合材料包括二氧化钒基热致变色材料和紫外光致变色材料，所述二氧化钒基热致变色材料和紫外光致变色材料的质量比为1:(0.1～2)，优选为5:1～2:1。本专利技术中，将二氧化钒基热致变色材料与紫外光致变色材料复合，二者通过物理结合以及光谱匹配，即可实现太阳光的可见和近红外波段调控。紫外光致变色材料是吸收紫外线后结构发生变化(即紫外光致变色材料由紫外光引发变色)，进而对可见光不同波段产生吸收；二氧化钒基热致变色材料伴随着温度变化具有红外光的调节能力，从而可提升二氧化钒基热致变色材料的抗紫外辐照稳定性和太阳能调节率。较佳地，所述二氧化钒基热致变色材料为二氧化钒，优选为金红石相二氧化钒或/和单斜相二氧化钒；所述二氧化钒基热致变色材料的粒径为10nm～10μm，优选为20～80nm。其中，所述二氧化钒基热致变色材料为掺杂和/或非掺杂金红石相(空间群为P42/mnm)和/或单斜相(空间群为P21/c)二氧化钒，以及有无包覆层的二氧化钒颗粒。较佳地，所述紫外光致变色材料为在紫外光照射下可发生周环反应、烷氧基迁移反应、异构反应而显现红色、蓝色、紫色的物质，优选为螺吡喃类、螺噁嗪类、苯并螺吡喃类、俘精酸酐类、偶氮化合物类、二芳基乙烯类、苯胺衍生物类、多环醌类、紫精类中的至少一种。其中，所述紫外光致变色材料可为液态或固态，且均可溶解或配位到树脂中形成透明液体。第二方面，本专利技术提供了一种显色可调的二氧化钒基热致变色复合膜，所述二氧化钒基热致变色复合膜为含有上述二氧化钒基热致变色复合材料形成的有机聚合物复合膜。较佳地，所述二氧化钒基热致变色材料和有机聚合物的质量比为1：(1～100)，优选为1：(3～50)。较佳地，所述二氧化钒基热致变色复合膜的厚度为1～200μm。较佳地，所述有机聚合物为碳链聚合物、杂链聚合物、元素有机聚合物中的至少一种，优选为聚晶树脂、有机硅树脂、聚丙烯酸树脂、聚乙二醇树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂和聚乙烯醇树脂中的至少一种。第三方面，本专利技术还提供了一种二氧化钒基热致变色复合膜，包括依次形成在衬底表面的含有二氧化钒基热致变色材料的有机聚合物膜和含有紫外光致变色材料的有机聚合物膜。本专利技术中，紫外光致变色材料是吸收紫外线后结构发生变化(即紫外光致变色材料由紫外光引发变色)，进而对可见光不同波段产生吸收，将其覆盖于二氧化钒基热致变色膜层之上，太阳光中紫外线首先通过紫外光致变色层被其吸收引发变色，实现对太阳光中可见光区进行调节，下层的二氧化钒基热致变色膜层具有随温度变化的红外光调节能力，从而可提升二氧化钒基热致变色膜的抗紫外辐照稳定性和太阳能调节率。较佳地，所述二氧化钒基热致变色材料和紫外光致变色材料的质量比为1:(0.1～2)，优选为5:1～2:1。较佳地，所述含有二氧化钒基热致变色材料的有机聚合物膜中氧化钒基热致变色材料和有机聚合物的质量比为1：(1～100)，优选为1：(3～50)；所述含有紫外光致变色材料的有机聚合物膜中紫外光致变色材料和有机聚合物的质量比为1：(10～1000)，优选为1：(50～200)。较佳地，所述含有二氧化钒基热致变色材料的有机聚合物膜或含有紫外光致变色材料的有机聚合物膜的厚度为1～100μm。较佳地，所述二氧化钒基热致变色材料为二氧化钒；优选地，所述二氧化钒为金红石相二氧化钒或/和单斜相二氧化钒。例如，掺杂和/或非掺杂金红石相(空间群为P42/mnm)和/或单斜相(空间群为P21/c)二氧化钒，以及有无包覆层的二氧化钒颗粒。较佳地，所述二氧化钒基热致变色材料的粒径为10nm～10μm，优选为20～80nm。较佳地，所述紫外光致变色材料为在紫外光照射下可发生周环反应、烷氧基迁移反应、异构反应而显现红色、蓝色、紫色的物质，优选为螺吡喃类、螺噁嗪类、苯并螺吡喃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种显色可调的二氧化钒基热致变色复合材料，其特征在于，所述二氧化钒基热致变色复合材料包括二氧化钒基热致变色材料和紫外光致变色材料，所述二氧化钒基热致变色材料和紫外光致变色材料的质量比为1:（0.1～2），优选为5:1～2:1。

【技术特征摘要】
1.一种显色可调的二氧化钒基热致变色复合材料，其特征在于，所述二氧化钒基热致变色复合材料包括二氧化钒基热致变色材料和紫外光致变色材料，所述二氧化钒基热致变色材料和紫外光致变色材料的质量比为1:（0.1～2），优选为5:1～2:1。2.根据权利要求1所述的二氧化钒基热致变色复合材料，其特征在于所述二氧化钒基热致变色材料为二氧化钒，优选为金红石相二氧化钒或/和单斜相二氧化钒；所述二氧化钒基热致变色材料的粒径为10nm～10μm，优选为20～80nm。3.根据权利要求1或2所述的二氧化钒基热致变色复合材料，其特征在于，所述紫外光致变色材料为在紫外光照射下可发生周环反应、烷氧基迁移反应、异构反应而显现红色、蓝色、紫色的物质，优选为螺吡喃类、螺噁嗪类、苯并螺吡喃类、俘精酸酐类、偶氮化合物类、二芳基乙烯类、苯胺衍生物类、多环醌类、紫精类中的至少一种。4.一种二氧化钒基热致变色复合膜，其特征在于，所述二氧化钒基热致变色复合膜为含有权利要求1-3中任一项所述的二氧化钒基热致变色复合材料形成的有机聚合物复合膜。5.根据权利要求4所述的二氧化钒基热致变色复合膜，其特征在于，所述二氧化钒基热致变色材料和有机聚合物的质量比为1：（1～100），优选为1：（3～50）。6.根据权利要求4或5所述的二氧化钒基热致变色复合膜，其特征在于，所述二氧化钒基热致变色复合膜的厚度为1～200μm。7.一种显色可调的二氧化钒基热致变色复合膜，其特征在于，包括依次形成在衬底表面的含有二氧化钒基热致变色材料的有机聚合物膜和含有紫外光致变色材料的有机聚合物膜。8.根据权利要求7所述的二氧化钒基热致变色复合膜，其特征在于，所述含有...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪士东，赵书文，金平实，黄爱彬，周奕杰，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31