一种有机-无机电极化粒子及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种有机‑无机电极化粒子及其制备方法和在电极化变色器件中的应用，包括以下步骤：1)制备氧化钛纳米棒；2)将具有可聚合基团的染料分子利用聚合反应接枝到氧化钛纳米棒的表面，得到有机‑无机电极化粒子。本发明专利技术具体在于利用氧化钛纳米棒的表面聚合反应，接枝不同颜色的染料分子，实现多色彩的有机‑无机电极化粒子以及电极化变色器件。本发明专利技术所述的有机‑无机电极化粒子具有操作简单，颜色可调范围广，制备简单，易大规模制备等特点；采用其制备的电极化变色器件具有响应速度快，变色范围广等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种有机-无机电极化粒子及其制备方法和应用
本专利技术涉及电极化变色器件
，具体涉及一种有机-无机电极化粒子及其制备方法和在电极化变色器件中的应用。
技术介绍
电致变色窗由于其能够提供隔热、温控、节能、隐私等诸多功能，因此被广泛用于建筑、家居、汽车等领域，具有很高的社会意义和商业意义。智能调光膜技术开发久远，并且极具挑战。目前市面上基于电致变色技术的智能玻璃主要有两种基于聚合物分散液晶变色(PDLC)的智能玻璃技术和基于导电聚合物电致变色(EC)的智能玻璃技术。聚合物分散液晶技术是将液晶小分子微滴分散在有机固态聚合物基体内。通过电压的改变实现液晶小分子的自由取向，实现不透明的乳白状态或半透明状态。PDLC智能玻璃技术最低透过率不理想，最高/最低透光率比小，应用场景受限。导电聚合物电致变色技术虽然可以解决PDLC的最低透过率的问题，然而其加工工艺复杂、变色速度慢、寿命短，并且成本较高，价格昂贵，仅仅在高端跑车，波音飞机等少数设备上使用。除此之外，传统的变色器件，变色单一。因此亟需发展不同颜色的电致变色器件。
技术实现思路
本专利技术提供一种有机-无机电极化粒子及其制备方法和在电极化变色器件中的应用，具体在于利用氧化钛纳米棒的表面聚合反应，接枝不同颜色的染料分子，实现多色彩的有机-无机电极化粒子以及电极化变色器件。所述的氧化钛纳米棒，优选长度在300-500nm，长径比3-5，其表面采用特定的表面活性剂和染料分子进行包裹。所述的氧化钛纳米棒能够在电场下极化，表现出电极化变色性能。一种有机-无机电极化粒子的制备方法，包括以下步骤：1)制备氧化钛纳米棒；2)将具有可聚合基团的染料分子利用聚合反应接枝到氧化钛纳米棒的表面，得到有机-无机电极化粒子。步骤1)中，所述的氧化钛纳米棒的制备具体包括：将硫酸钛和柠檬酸加入到水中，超声分散溶解，加入乙二胺，搅拌0.5～2小时后转移到水热反应釜中，在150℃～250℃下反应4～8h，所得沉淀用去离子水洗涤，得到湿氧化钛产物，加入乙二醇甲醚，超声分散，得到氧化钛纳米棒溶液。所述的硫酸钛、柠檬酸、水和乙二胺的用量之比为1.5～4g：4.7～8.7g：10mL～18mL：6～10mL。进一步优选，所述的硫酸钛、柠檬酸、水和乙二胺的用量之比为2.4g：6.7g：14mL：8mL。进一步优选，在180℃～220℃下反应5～7h，最优选的，在200℃下反应6h。步骤2)中，所述的具有可聚合基团的染料分子，为不同颜色的染料分子，为以下结构中的一种或多种组合：所述的聚合反应中需要加入表面活性剂，所述的表面活性剂为带有聚合基团的两亲性分子，为如下结构中的一种或者多种组合：所述的聚合反应中需要加入引发剂，所述的引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)。所述的聚合反应的条件为：先在70～80℃反应3～6h，继续升温至81℃～90℃反应0.5～2h。所述的氧化钛纳米棒、具有可聚合基团的染料分子以及需要加入的表面活性剂、引发剂的用量之比为100～200mg：15～100mg：200～300mg：1～10mg。所述的有机-无机电极化粒子在制备电极化变色器件中的应用，具体包括：将有机-无机电极化粒子分散在寡聚物(低聚物)和溶剂中，与可交联聚合物进行共混，得到涂布浆料，之后将涂布浆料涂布在带有导电膜的基底上，之后固化、封装另一导电膜和保护膜，得到电极化变色器件。所述的寡聚物为聚甲基丙烯酸辛酯，所述的聚甲基丙烯酸辛酯的制备包括：将甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷加入到乙酸乙酯中,加入偶氮二异丁腈(AIBN)，除氧，升温至70～80℃反应2～6h，降温至55～65℃加入三乙二醇二甲基丙烯酸酯进行封端反应0.2～1.5h，反应结束后将聚合物在甲醇中沉淀出来，得到聚甲基丙烯酸辛酯。所述的甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、乙酸乙酯、偶氮二异丁腈(AIBN)、三乙二醇二甲基丙烯酸酯的质量比为12～18g：8～13g：100～150mL：135～210mg：0.2～0.8g。最优选的，所述的甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、乙酸乙酯、偶氮二异丁腈(AIBN)、三乙二醇二甲基丙烯酸酯的质量比为15.2g：10.5g：125mL：175mg：0.5g。最优选的，升温至75℃反应4h，降温至60℃加入0.5g三乙二醇二甲基丙烯酸酯进行封端反应0.5h，所述的溶剂为乙酸乙酯。所述的可交联聚合物为可交联的聚苯乙烯溶液，具体制备包括：苯乙烯加入到乙酸乙酯中,加入偶氮二异丁腈(AIBN)，除氧，升温至80～90℃反应1.5～5h，降温至60～70℃加入0.1～0.6g三乙二醇二甲基丙烯酸酯进行封端反应1h,反应结束后将聚合物在乙醇中沉出来，干燥得到聚苯乙烯，进一步配置成二氯甲烷溶液使用，得到可交联的聚苯乙烯溶液。所述的苯乙烯、乙酸乙酯、偶氮二异丁腈(AIBN)、三乙二醇二甲基丙烯酸酯的质量比为5～15g：100～150mL：120～180mg：0.1～0.6g。最优选的，所述的苯乙烯、乙酸乙酯、偶氮二异丁腈(AIBN)、三乙二醇二甲基丙烯酸酯的质量比为10g：125mL：152mg：0.3g。可交联的聚苯乙烯溶液的制备中，最优选的，升温至85℃反应2.5h，降温至65℃加入三乙二醇二甲基丙烯酸酯进行封端反应1h。所述的基底为透明基底，为玻璃，PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)基底，PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)基底中的一种或组合。所述的导电膜可以为ITO，银纳米线，铜纳米线，ZnO等导电膜中的一种及其组合。所述的正面导电膜和背面导电膜可以为ITO，银纳米线，铜纳米线，ZnO等导电膜的一种及其组合。所述的电极化变色器件具有以下结构，依次包括透明基底、正面导电膜、由涂布浆料涂布形成的电极化变色薄膜、背面导电膜、背面保护膜。最优选的，一种电极化变色器件的制备方法，该电极化变色器件的颜色变化为深蓝-透明，透过率(T％)(105V)为1.8-52.1，性能十分优异，该电极化变色器件的制备包括以下步骤：1)制备氧化钛纳米棒，所述的氧化钛纳米棒的制备具体包括：将硫酸钛和柠檬酸加入到水中，超声分散溶解，加入乙二胺，搅拌0.5～2小时后转移到水热反应釜中，在200℃下反应6h，所得沉淀用去离子水洗涤，得到湿氧化钛产物，加入乙二醇甲醚，超声分散，得到氧化钛纳米棒溶液；所述的硫酸钛、柠檬酸、水和乙二胺的用量之比为2.4g：6.7g：14mL：8mL；2)将具有可聚合基团的染料分子利用聚合反应接枝到氧化钛纳米棒的表面，在聚合反应中加入丙烯酸羟丙酯以及偶氮二异丁腈(AIBN)，得到有机-无机电极化粒子；所述的具有可聚合基团的染料分子和表面活性剂为式B结构：所述的氧化钛纳米棒、具有可聚合基团的染料分子以及丙烯酸羟丙酯、偶氮二异丁腈的用量之比为150mg：50mg：203mg：2.3mg；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机-无机电极化粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)制备氧化钛纳米棒；/n2)将具有可聚合基团的染料分子利用聚合反应接枝到氧化钛纳米棒的表面，得到有机-无机电极化粒子。/n

【技术特征摘要】
1.一种有机-无机电极化粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备氧化钛纳米棒；
2)将具有可聚合基团的染料分子利用聚合反应接枝到氧化钛纳米棒的表面，得到有机-无机电极化粒子。


2.根据权利要求1所述的有机-无机电极化粒子的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的氧化钛纳米棒的制备具体包括：
将硫酸钛和柠檬酸加入到水中，超声分散溶解，加入乙二胺，搅拌0.5～2小时后转移到水热反应釜中，在150℃～250℃下反应4～8h，所得沉淀用去离子水洗涤，得到湿氧化钛产物，加入乙二醇甲醚，超声分散，得到氧化钛纳米棒溶液。


3.根据权利要求2所述的有机-无机电极化粒子的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的硫酸钛、柠檬酸、水和乙二胺的用量之比为1.5～4g：4.7～8.7g：10mL～18mL：6～10mL；
在180℃～220℃下反应5～7h。


4.根据权利要求1所述的有机-无机电极化粒子的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述的具有可聚合基团的染料分子为以下结构中的一种或多种组合：





5.根据权利要求1所述的有机-无机电极化粒子的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述的聚合反应中需要加入表面活性剂为如下结构中的一种或者多种组合：



所述的聚合反应中需要加入引发剂，所述的引发剂为偶氮二异丁腈。


6.根据权利要求1所述的有机-无机电极化粒子的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述的聚合反应的条件为：先在70～80℃反应3～6h，继续升温至81℃～90...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡志诚，罗威，王鹏飞，
申请(专利权)人：绍兴迪飞新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33