一种柔性电致变色隔热智能窗膜及其制备工艺制造技术

本发明专利技术公开一种柔性电致变色隔热智能窗膜及其制备工艺，该窗膜采用卷对卷磁控溅射或蒸镀等真空物理气相沉积工艺，在PET等柔性基材表面依次镀制透明导电膜层、电致变色功能膜层、固态薄膜电解质层、离子存储膜层、透明导电膜层，获得柔性电致变色功能窗膜；采用卷对卷磁控溅射连续镀膜工艺，在PET等柔性基材表面制备含银多层隔热窗膜；进一步，电致变色窗膜与隔热窗膜通过夹胶工艺复合，获得电致变色、隔热节能、同时兼具防爆、防飞溅的多功能智能窗膜。本发明专利技术柔性电致变色隔热智能窗膜，与传统低辐射隔热窗膜相比，可进一步降低窗户能耗50%以上；与现有电致变色玻璃产品相比成本更低、安装更便捷且安全性更高；与现有柔性电致变色薄膜研发技术相比，具备更优异的稳定性、更优异的节能隔热特性、工艺更适用于大尺寸窗膜批量生产等优势。

A flexible electrochromic smart window insulation and its preparation process

The invention discloses a flexible electrochromic smart window insulation and its preparation process, the window using a roll to roll magnetron sputtering or evaporation vacuum physical vapor deposition process, followed by deposition of transparent conductive film, flexible substrate surface in PET electrochromic film, thin film solid electrolyte layer and an ion storage layer transparent conductive film, and obtain flexible electrochromic window film by magnetron sputtering; roll to roll continuous coating on PET flexible substrate surface preparation of silver containing multilayer membrane; further, electrochromic window and window insulation through the laminated composite process, obtain electro multifunctional smart window, discoloration, heat insulation and energy saving at the same time both preventing explosion and splash. The invention is a flexible electrochromic smart window insulation, compared with the traditional low radiation heat insulation window, can further reduce the energy consumption more than 50% windows; photochromic glass products compared to lower cost, easy installation and high safety and existing electric; and the existing flexible electrochromic film development technology compared with more excellent stability, superior energy-saving insulation characteristics, technology is more suitable for large size window batch production advantage.

【技术实现步骤摘要】
一种柔性电致变色隔热智能窗膜及其制备工艺
本专利技术属于新材料制备领域，涉及建筑、汽车等领域窗玻璃上应用的节能智能贴膜，特别是一种柔性电致变色隔热智能窗膜及其制备工艺。
技术介绍
建筑节能是当今环保领域关注的重点问题，建筑能耗已占据人类社会总能耗的30%以上，其中通过门窗玻璃流失的能耗占据建筑总能耗的50%以上。因此，开发新型节能门窗玻璃材料，已成为降低建筑能耗最为有效的解决方法。目前，降低门窗玻璃能耗所广泛采用的技术主要包括中空玻璃、low-E低辐射镀膜玻璃和低辐射隔热窗膜。其中隔热窗膜是采用在现有玻璃上贴膜的方式实现隔热，应用更为灵活便捷，同时贴膜后可以有效防止玻璃爆裂与飞溅，在节能的同时提高玻璃安全性，已广泛应用于汽车玻璃与建筑玻璃。目前最先进的隔热窗膜是在柔性基材表面采用真空磁控溅射技术制备由纳米级厚度介质膜与银薄膜交替组成的多层薄膜结构，可以有效阻隔太阳辐射中的红外线与紫外线，提高玻璃窗的隔热性能，与没有贴膜的同种玻璃相比可以节约能耗30%以上。隔热窗膜虽然对太阳紫外和红外波段辐射具有优异的调控阻隔性能，但是对太阳可见光辐射的调控能力不足。隔热膜系一般对可见光具有高透光率，要调节阳光亮度只能采用深色基材薄膜，但如果基材颜色过深会影响室内采光性，颜色过浅遮光效果又不明显。针对隔热窗膜存在的这些问题，一类新型的智能调光薄膜/玻璃近年来得到了广泛的研究，并已取得了初步的市场应用。目前，研究应用中的智能调光技术主要包括：聚合物分散液晶（PDLC）电致调光、电致变色（EC）、光控变色、温控变色等几种技术。实际应用相对比较成熟的为PDLC调光薄膜/玻璃，通过外加电场控制液晶分子的取向从而可以在透明与雾度两种状态下快速切换，但是仍存在工作电压偏高（50-70V）、透明状态需要保持电压、颜色单一等问题。电致变色玻璃基于锂离子在变色功能层中的注入/抽出，从而发生可逆颜色与透光率的变化，与PDLC调光玻璃相比具有透光率连续可调、颜色变化丰富、工作电压极低（低于5V）、能耗更低等显著优势。光控与温控变色技术仍停留在实验研发与小规模试用阶段，对太阳光与热的调控与节能效果仍不够理想。因此，目前电致变色玻璃已经成为最有潜力大规模替代现有low-E建筑玻璃的升级换代产品，可以实现在现有low-E节能玻璃基础上进一步降低能耗50%的优异节能效果。电致变色玻璃最先由美国Sage公司率先实现批量生产，并已经获得了初步的市场应用，相关技术在中国专利CN102498434A、CN102460292A、CN106932995A中公开，提供的电致变色器件结构为透明导电层、电致变色功能层、电解质层、离子存储层、透明导电层，全部采用磁控溅射真空物理气相沉积工艺在玻璃表面镀膜制备。与以往传统的采用液体或凝胶状电解质的电致变色技术（主要应用于汽车后视镜、各类眼镜片、飞机窗口等小尺寸玻璃）相比，全磁控溅射工艺可以提供更优异的器件稳定性与大面积均匀性，可以制备大尺寸电致变色玻璃产品。但是，现有大尺寸电致变色玻璃产品仍存在成本昂贵、无法应用于现有建筑玻璃等关键问题，制约了其进一步的规模化市场应用。一种低成本的替代方案是采用电致变色薄膜，即在柔性薄膜基材上制备电致变色器件，然后再贴于门窗玻璃表面。柔性薄膜与玻璃相比具有灵活性更高、可应用于现有玻璃、成本低、防爆防飞溅等优势。然而，目前柔性电致变色薄膜仍处于研究和小尺寸产品应用阶段，大尺寸柔性电致变色薄膜的批量制备问题仍未解决。中国专利CN102540610A公开了一种柔性电致变色膜，其电致变色膜层采用聚合物材料，电解质层采用吸附液体电解质的多孔薄膜组成。该技术方案的问题：有机电致变色材料与液体电解质都存在稳定性不足的问题，同时也难于制备大尺寸电致变色窗膜。中国专利CN104932168A和CN103969904A分别公开了一种柔性电致变色器件，涉及无机和有机电致变色材料，但是电解质采用液体电解质，仍然存在稳定性和大尺寸制备困难的问题。中国专利CN105573001A公开了一种柔性电致变色薄膜，主要涉及一种银纳米线和氧化钨纳米线共组装的纳米线电致变色膜层，其电致变色器件技术方案所提供的电解质为聚合物固体电解质。该技术方案的问题：纳米线电致变色层难于实现大面积均匀生产，同时聚合物固态电解质电致变色响应速度较慢。此外，上述柔性电致变色薄膜相关专利均没有涉及作为节能门窗的窗膜应用，也没有提供薄膜对于不同波段太阳辐射能量的阻隔率数据，所以无法评估这些薄膜应用于建筑玻璃窗的节能效果。此外，电致变色薄膜应用于节能窗膜，还普遍存在透明状态下红外辐射阻隔率较低的问题，这会降低电致变色薄膜的节能效果。为解决上述现有同类技术所存在的问题，包括现有电致变色玻璃的高成本、及现有柔性电致变色薄膜的稳定性不足、大尺寸制备困难、节能效果不够理想等问题，本专利技术提供了一种专门适用于建筑、汽车等门窗玻璃的柔性电致变色隔热智能窗膜的膜系设计方案，其中各层功能薄膜均采用高稳定性的固态无机材料，同时提供了一种适用于大尺寸连续生产的电致变色隔热窗膜卷对卷真空镀膜工艺，并且将电致变色薄膜与低辐射隔热薄膜集成，获得了透光率与颜色智能可控、高效阻隔太阳辐射、同时兼具防爆、防飞溅的电致变色隔热智能窗膜。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种柔性电致变色隔热智能窗膜的膜系结构，其中各层功能薄膜均采用高稳定性的固态无机材料，以解决现有同类技术的稳定性问题；同时提供了一种适用于大尺寸连续生产的电致变色隔热窗膜卷对卷制备工艺，以解决现有同类技术难于实现大尺寸柔性电致变色薄膜应用的问题。为了实现上述技术目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种柔性电致变色隔热智能窗膜，其特征在于，该窗膜的膜系结构包括以下依次复合的各层：第一柔性基材薄膜；电致变色功能镀膜层，包括依次复合的第一透明导电层、电致变色功能层、离子电解质层、离子存储层、第二透明导电层；夹胶层；隔热多层结构镀膜层，包括多层交替复合的介质膜层和金属膜层；第二柔性基材薄膜；压敏背胶层；离型膜。其中，隔热多层结构镀膜层包括依次复合的第一介质膜层、第一金属膜层、第二介质膜层、第二金属膜层、第三介质膜层。优选的，第一柔性基材薄膜和第二柔性基材薄膜为光学级的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜、聚酰亚胺（PI）薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）薄膜、聚乙烯（PE）薄膜、聚丙烯（PP）薄膜、尼龙（PA）薄膜中的一种。优选的，第一柔性基材薄膜为光学级PET薄膜，透光率≥90%，雾度≤0.5%。优选的，第一透明导电层和/或第二透明导电层为氧化铟锡（ITO）、氧化锌铝（AZO）、氧化锌镓（GZO）、氧化锡锑（ATO）、氧氟化锡（FTO）、纳米银线、纳米金属网格等透明导电材料中的一种或多层复合的透明导电薄膜。优选的，透明导电层为氧化铟锡（ITO）薄膜。优选的，电致变色功能层采用阴极电致变色氧化物材料，包括：氧化钨（WO3）、氧化钒（V2O5）、氧化铌（Nb2O5）、氧化钛（TiO2）、氧化铋（BiO3）中的一种或多元掺杂复合的氧化物薄膜。更优选的，电致变色功能层为氧化钨（WO3）薄膜或者由氧化钛（TiO2）、氧化钒（V2O5）、氧化铌（Nb2O5）等元素掺杂的氧化钨（WO3）薄膜。优选的，离子电解质层采用锂离子化合物材料，包括：钽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性电致变色隔热智能窗膜，其特征在于，该窗膜的膜系结构包括以下依次复合的各层：第一柔性基材薄膜（10）；电致变色功能镀膜层（20），包括依次复合的第一透明导电层（21）、电致变色功能层（22）、离子电解质层（23）、离子存储层（24）、第二透明导电层（25）；夹胶层（30）；隔热多层结构镀膜层（40），包括多层交替复合的介质膜层（41、43、45）和金属膜层（42、44）；第二柔性基材薄膜（50）；压敏背胶层（60）；离型膜（70）。

【技术特征摘要】
1.一种柔性电致变色隔热智能窗膜，其特征在于，该窗膜的膜系结构包括以下依次复合的各层：第一柔性基材薄膜（10）；电致变色功能镀膜层（20），包括依次复合的第一透明导电层（21）、电致变色功能层（22）、离子电解质层（23）、离子存储层（24）、第二透明导电层（25）；夹胶层（30）；隔热多层结构镀膜层（40），包括多层交替复合的介质膜层（41、43、45）和金属膜层（42、44）；第二柔性基材薄膜（50）；压敏背胶层（60）；离型膜（70）。2.根据权利要求1所述的一种柔性电致变色隔热智能窗膜，其特征在于，隔热多层结构镀膜层（40）包括依次复合的第一介质膜层（45）、第一金属膜层（44）、第二介质膜层（43）、第二金属膜层（42）、第三介质膜层（41）。3.根据权利要求1所述的一种柔性电致变色隔热智能窗膜，其特征在于，第一柔性基材薄膜（10）和/或第二柔性基材薄膜（50）为光学级的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、尼龙薄膜中的一种。4.根据权利要求1所述的一种柔性电致变色隔热智能窗膜，其特征在于，第一透明导电层（21）和/或第二透明导电层（25）为氧化铟锡、氧化锌铝、氧化锌镓、氧化锡锑、氧氟化锡、纳米银线、纳米金属网格中的一种或多种复合的透明导电薄膜。5.根据权利要求1所述的一种柔性电致变色隔热智能窗膜，其特征在于，电致变色功能层（22）为氧化钨、氧化钒、氧化铌、氧化钛、氧化铋中的一种或多种掺杂复合的氧化物薄膜。6.根据权利要求1所述的一种柔性电致变色隔热智能窗膜，其特征在于，离子电解质层（23）为钽酸锂、钴酸锂、锰酸锂、磷酸锂、钛酸锂其中之一制备的锂离子化合物薄膜。7.根据权利要求1所述的一种柔性电致变色隔热智能窗膜，其特征在于，离子存储层（24）为氧化镍、氧化铱、氧化铑其中之一制备的阳极电致变色氧化钨材料薄膜。8.根据权利要求1所述的一种柔性电致变色隔热智能窗膜，其特征在于，隔热多层结构镀膜层（40）中的介质膜层（41、43、45）为氧化硅薄膜、氧化钛薄膜、氧化锌薄膜、氧化铌薄膜、氧化锡薄膜、氧化铝薄膜、氮化硅薄膜、氮化铝薄膜中的一种或多种复合。9.根据权利要求1所述的一种柔性电致变色隔热智能窗膜，其特征在于，隔热多层结构镀膜层（40）中的金属膜层（42、44）为银膜、金膜、镍膜、铬膜、铝膜、铜膜、多元合金膜中的一种或几种金属膜复合的多层金属膜。10.如权利要求1所述的一种柔性电致变色隔热智能窗膜的制备工艺，其步骤包括：步骤1，对第一柔性基材薄膜和第二柔性基材薄膜进行等离子体清洗与表面活化处理；步骤2，采用卷对卷真空物理气相沉积工艺，包括卷对卷磁控溅射工艺与卷对卷蒸镀工艺中的一种或两种联用，在第一柔性基材薄膜表面制备电致变色功能镀膜层，得第一复合基层；步骤3，采用卷对卷磁控溅射工艺，在第二柔性基材薄膜表面制备隔热多层结构镀膜层，得第二复合基层；步骤4，采用卷对卷涂布工艺，在第二复合基层的隔热多层结构镀膜层表面涂胶形成夹胶层，然后与第一复合基层的电致变色功能镀膜层胶粘层压复合，得复合基层；步骤5，采用卷对卷涂布工艺，在复合基层的第二柔性基材薄膜背面涂布压敏背胶形成压敏背胶层，然后在压敏背胶层表面复合离型膜。11.根据权利要求10所述的一种柔性电致变色隔热智能窗膜的制备工艺，其特征在于：所述制备电致变色...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵俊亮，孟凡杰，
申请(专利权)人：怡通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37