[发明专利]一种静电纺丝法制备多孔准固态电致变色PVB电解质膜及其制备工艺

说明书

【技术领域】

本发明属于电致变色薄膜领域，特别是涉及一种静电纺丝法制备多孔准固态电致变色PVB电解质膜及其制备工艺。

【背景技术】

新材料产业是国家“十三五”期间大力发展的战略性新兴产业，也是“中国制造2025”重点发展的领域。2016年11月，国家“十三五”重点研发计划项目“电致变色玻璃产业化技术发展战略研讨会”在江苏举行，足见电致变色玻璃产业在新兴产业中的重要性。电致变色是指在外加电场的作用下，材料发生的可逆变色现象。电致变色智能窗在电场作用下能对光透过进行调节，在夏季能减少外界对建筑物内部的热辐射，冬季减少室内向室外的热扩散。因此，研究及推广电致变色智能窗既能既有助于我国新兴产业的蓬勃发展，也能极大程度上地减少能源的消耗。

电致变色玻璃产业化中遇到的一个核心问题就是封装技术的困扰：液态或凝胶态电解质在封装中易泄露，从而影响产品的使用寿命；全固态的电致变色智能窗的技术只掌握在国外的垄断企业手中，中国企业难以应用。本发明涉及的静电纺制备多孔准固态电致变色PVB 电解质的方法，制备简单，成本低廉；电解质中含液量小，极大地简化了封装过程，有利于推动电致变色玻璃产业化技术的发展，具有良好的应用前景。

【发明内容】

本发明的技术目的是针对上述电致变色智能窗封装中所存在的不足，提供一种静电纺丝法制备多孔准固态电致变色PVB电解质膜，极大地降低了封装难度，且具有良好的光调制幅度、着色效率，有希望大规模应用于电致变色玻璃产业化技术的实际中。

本发明的另一目的是提供一种静电纺丝法制备多孔准固态电致变色PVB电解质膜的制备工艺。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种静电纺丝法制备多孔准固态电致变色PVB电解质膜，所述多孔准固态电致变色PVB电解质膜的厚度为0.2～15μm；所述非导电透明薄膜在光波长为550nm时透光率为65～97％；所述透明导电层的厚度为0.05～400nm。本发明的PVB电解质薄膜具有多孔结构，有利于离子传输，提高了锂离子在高分子链段上“络合”-“解络合”的速率，极大地降低了封装难度，因静电纺制备的多孔准固态电致变色PVB电解质薄膜的含液量极小，降低了封装难度，且具有良好的光调制幅度、着色效率。

一种静电纺丝法制备多孔准固态电致变色PVB电解质膜的制备工艺，按下述步骤进行：

1)、在室温下，称取聚乙烯醇缩丁醛(PVB)溶于乙醇，磁力搅拌至澄清透明，然后超声使其均匀分散，制得纺丝液；

2)、称取高氯酸锂，溶于碳酸丙烯酯中，充分搅拌后制备得到液态电解质膜；

3)、采用静电纺丝法将步骤1)中所制备的纺丝液纺织成多孔薄膜，揭下后浸渍到少量步骤2)中的液态电解质中，得到多孔准固态电致变色PVB电解质膜。

优选的，所述步骤1)中的PVB重量为乙醇的5％～10％，乙醇纯度为99.99％。将PVB溶解于无水乙醇中，且PVB选用小集团份子聚合物。

优选的，所述步骤1)中的磁力搅拌时间为8～16h，超声处理时间为20～30min。超声波震荡处理溶液，是PVB分子能够充分溶解于乙醇中。

优选的，所述步骤2)中所制备的高氯酸锂的碳酸丙烯酯溶液的摩尔浓度为0.5mol/L～1.5mol/L。

优选的，所述步骤2)中制备高氯酸锂的碳酸丙烯酯溶液需要经过真空烘箱去除水分，温度为80～120℃，真空度为-20～-30bar。真空态下加热有利于材料加速除水，且不受环境湿度影响。

优选的，所述步骤3)中静电纺丝条件为：静电纺电压5～15kV，注射器针头与接收板的距离10～20cm，纺丝液的流速1～1.5mL/h，静电纺丝时间为5～20min。采用静电纺丝工艺简单，制备的纤维直径小而且可调。

优选的，所述步骤3)中制备的静电纺薄膜浸入液态电解液时间为5～20s02。针对不同孔径的薄膜，选择不同浸泡时间，能够改造薄膜的亲水性能。

优选的，所述步骤3)中多孔薄膜平均每平方厘米吸收液态电解质量为0.05～0.1g。多孔薄膜少量吸收液态电解质，即可达到较好的电致变色性能。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1.本发明的一种静电纺丝法制备多孔准固态电致变色PVB电解质膜，通过静电纺丝工艺制备，具备如下两个优势：一是纤维交织的多孔结构有利于液态电解液的吸附，而其厚度极薄又使其吸附的液体总量极小；二是多孔结构有利于离子传输，提高了锂离子在高分子链段上“络合”-“解络合”的速率本发明的制备方法简单；