紫外(UV)固化方法制备热致调光薄膜的研究

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通过芳香族羧酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯的开环反应,合成了一系列带有羟基的光反应性单体。利用FT-IR、<1>HNMR对这些光反应性单体的结构进行了表征;测定了它们的折光率、挥发率以及收缩率等性能。实验结果显示,这些光反应性单体的折光率均在1.51以上,并具有较低的挥发率和收缩率。 通过UV固化方法制备了一系列基于光反应性单体和聚醚1000、聚醚2000的热致浑浊(TIO)调光薄膜。利用UV-Vis分光光度计分别表征了这些TIO调光薄膜的热致调光性能。实验结果表明,基于含醚键的光反应性单体(HMBPMA和HPAPMA)的TIO调光薄膜其热致调光行为不可逆;而基于不含醚键的光反应性单体HBPMA、HPTPMA和HNAPMA的TIO调光薄膜则具有可逆的热致调光行为,并且随聚合物Tg的下降,其转变温度也逐渐降低。基于HNAPMA和聚醚的TIO调光薄膜,在相同的聚醚含量下,随聚醚分子量的增加,其转变温度逐渐下降,透明态透过率逐渐降低,并且热致调光行为的可逆性也变差;对于含聚醚1000的TIO调光薄膜,随聚醚含量的增加,其转变温度也逐渐下降。 采用聚醚1000和HNAPMA作为原料,以聚醚/单体质量比0.6制备了厚度0.45mm的TIO调光薄膜,该薄膜可以在35℃~55℃的温度范围内发生可逆的透明-浑浊转变,透明态透过率约91%,浑浊态透过率约0.3%。并且经50次加热/冷却循环后,仍具有良好的稳定性。 以聚醚型聚氨酯丙烯酸脂(PEUA)和十八醇(OD)等长链脂肪醇为原料,经UV固化分别制备了一系列热致透明(TIT)调光薄膜。利用UV-Vis分光光度计表征了这些TIT调光薄膜的可逆热致调光性能;采用表干法表征了TIT调光薄膜制备过程中的光固化速率;通过POM、SEM、XRD等测试手段表征了TIT调光薄膜中脂肪醇分散相的微观结构;利用万能试验机测定了TIT调光薄膜的拉伸强度。 TIT调光薄膜的可逆热致调光性能主要与OD分散相的结构和尺寸有关,而转变温度则受掺杂脂肪醇的熔点控制。在TIT调光薄膜制备过程中,降低固化温度会导致OD分散相和OD晶体尺寸的增大,但对薄膜的可逆热致调光性能影响不大。增加OD含量,不会影响TIT调光薄膜的透明态透过率,但是可以降低薄膜的浑浊态透过率,因而可以提高薄膜可逆热致调光过程中的透过率对比度,但同时导致TIT调光薄膜力学性能的下降。另外,当OD含量低于20wt%时,OD含量的增加对TIT调光薄膜制备过程中的光固化速率影响不明显。 在60℃经UV固化制备了厚度1 mm、OD含量20wt%的TIT调光薄膜,该薄膜可以在50℃~60℃的温度范围内发生可逆的浑浊-透明转变,其透明态透过率约90%,其浑浊态透过率约0.5%,并且具有优异的循环稳定性和一定的力学性能。
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