專(zhuān)利名稱(chēng)：基于溫敏型頭發(fā)狀納米水凝膠微球相變的仿生智能玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溫度敏感型仿生智能玻璃，特別是涉及一種基于頭發(fā)狀水凝膠微球體系納米級(jí)相變的溫度敏感型的自響應(yīng)智能玻璃。
背景技術(shù)：
智能材料(Intelligent material)，是一種具有感知環(huán)境(包括內(nèi)環(huán)境和外環(huán)境) 刺激，對(duì)之進(jìn)行分析、處理、判斷的能力，并采取一定的措施進(jìn)行適度響應(yīng)的智能特征的材料。仿生命感覺(jué)和自我調(diào)節(jié)是智能材料的重要特征。智能材料是繼天然材料、合成高分子材料、人工設(shè)計(jì)材料之后的第四代材料，是現(xiàn)代高技術(shù)新材料發(fā)展的重要方向之一，將支撐未來(lái)高技術(shù)的發(fā)展，使傳統(tǒng)意義下的功能材料和結(jié)構(gòu)材料之間的界線逐漸消失，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能化、功能多樣化?？茖W(xué)家預(yù)言，智能材料的研制和大規(guī)模應(yīng)用將導(dǎo)致材料科學(xué)發(fā)展的重大變革。在眾多的建筑材料中，玻璃發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。玻璃作為建筑采光材料具有不可替代性，玻璃及其深加工制品作為裝飾裝修材料的應(yīng)用正在逐年擴(kuò)大，利用玻璃材料獨(dú)具的光電特性制造的多功能材料將會(huì)在節(jié)能綠色建筑中扮演重要角色。除了傳統(tǒng)的節(jié)能玻璃制作工藝，如中空玻璃、吸熱玻璃和熱反射玻璃以外，近年來(lái)出現(xiàn)了很多的新技術(shù)、新產(chǎn)品，如光致變色玻璃、熱變色玻璃、液晶玻璃、電致變色玻璃和電泳玻璃等。智能玻璃是一種符合環(huán)保需求的產(chǎn)品。在全球能源緊張、綠色環(huán)保的強(qiáng)大發(fā)展趨勢(shì)下，智能玻璃在下一代的綠色環(huán)保建筑材料中將發(fā)揮重要的應(yīng)用。美國(guó)商業(yè)部和玻璃行業(yè)專(zhuān)家預(yù)測(cè)玻璃工業(yè)的第三次具有里程碑意義的重大發(fā)展非智能玻璃莫屬！目前國(guó)際上已有相關(guān)的產(chǎn)品出現(xiàn)。據(jù)報(bào)道，美國(guó)紐約的世貿(mào)中心使用了智能玻璃。溫度敏感型智能玻璃能隨環(huán)境溫度呈現(xiàn)由透明到不透明的相互轉(zhuǎn)變。當(dāng)溫度低于設(shè)定的溫度時(shí)，溫度敏感型智能玻璃具有良好的光透性，當(dāng)溫度高于設(shè)定的溫度時(shí)，該材料對(duì)可見(jiàn)光或不可見(jiàn)光的透過(guò)率將大幅下降，智能玻璃將變得不透明。溫度敏感型智能玻璃可作為智能型溫控材料廣泛用于智能建筑中。在溫度低的季節(jié)，溫度敏感型智能玻璃能夠最大限度得讓太陽(yáng)光透過(guò)智能玻璃進(jìn)入建筑物內(nèi)。當(dāng)溫度高于人們感到舒適的溫度時(shí)，如 24-25°C，智能玻璃就會(huì)快速由透明轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌该鳎悄艿仄帘蔚籼?yáng)光，從而對(duì)建筑物內(nèi)部溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，但同時(shí)并不影響室內(nèi)的采光。這樣就能實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物內(nèi)部溫度的智能控制。溫度敏感型智能溫控玻璃材料具有非常廣闊市場(chǎng)前景，小到人們佩戴的太陽(yáng)鏡， 大到建筑業(yè)，如高級(jí)大廈、住宅和機(jī)場(chǎng)碼頭的窗戶(hù)屋頂?shù)?，以及汽?chē)、火車(chē)、輪船及飛機(jī)等交通工具的舷窗及防護(hù)膜，均有廣泛的應(yīng)用潛力。目前國(guó)內(nèi)外已有智能玻璃的概念性產(chǎn)品出現(xiàn)。國(guó)外有代表性的是英國(guó)的ftO-display公司，該公司的產(chǎn)品稱(chēng)為可轉(zhuǎn)變的智能玻璃材料(switchable intelligent glass)，已經(jīng)在美國(guó)紐約的新世貿(mào)大廈得到應(yīng)用。我國(guó)智能玻璃的代表性廠商是南京智顯科技有限公司和北京偉豪智能玻璃有限公司。目前，上述產(chǎn)品在技術(shù)上都是以液晶為敏感材料制備的。眾所周知，液晶是制備平板液晶電視的材料。而現(xiàn)有的智能玻璃由于采用了制備平板液晶電視顯示材料的技術(shù)，因此價(jià)格非常昂貴。據(jù)報(bào)道，國(guó)外產(chǎn)品價(jià)格約合15000人民幣/平方米，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的價(jià)格最少在3000元-10000元/ 平方米。關(guān)于采用溫度敏感高分子材料的溫度敏感智能玻璃已有報(bào)道。一種方法是將溫度敏感高分子聚異丙基丙烯酰胺水溶液灌注于玻璃夾層制得溫度敏感的玻璃。在溫度高于臨界值時(shí)，溫敏型高分子就會(huì)析出，使得整個(gè)高分子溶液變得渾濁，從而達(dá)到玻璃由透光到不透光的轉(zhuǎn)變。但是這種玻璃如果長(zhǎng)時(shí)間處在高于臨界溫度的條件下，溫度敏感高分子會(huì)沉淀下來(lái)，難以恢復(fù)原狀，使智能玻璃不具有重復(fù)使用功能。另一種溫度敏感的智能玻璃是將聚異丙基丙烯酰胺制備的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)高分子置于玻璃之間構(gòu)成，然而，聚異丙基丙烯酰胺膠體在長(zhǎng)時(shí)間高于臨界溫度條件下會(huì)產(chǎn)生收縮，并將吸收的水分排擠出來(lái)，因而這種玻璃的環(huán)境穩(wěn)定性很差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于溫度響應(yīng)型頭發(fā)狀水凝膠微球體系納米級(jí)相變的溫度敏感型仿生智能玻璃，所述的智能玻璃具有很好的環(huán)境穩(wěn)定性、使用壽命、快速的相應(yīng)能力以及可逆的往返使用性能。本發(fā)明的溫度響應(yīng)型頭發(fā)狀納米水凝膠微球由溫度敏感的交聯(lián)微球(A)和共價(jià)鍵交聯(lián)的線型水溶性高分子(B)構(gòu)成，并分散于水溶液中。仿生智能玻璃在溫度變化時(shí)，溫度響應(yīng)型頭發(fā)狀納米水凝膠微球溶液會(huì)產(chǎn)生納米級(jí)相變，即該體系會(huì)由互溶性良好的均一體系發(fā)生納米級(jí)相分離或發(fā)生可逆變化，具有在光學(xué)上透明與不透明之間相互轉(zhuǎn)換這一特殊性質(zhì)，在溫度高于或低于臨界溫度時(shí)其紫外或可見(jiàn)光的透過(guò)率會(huì)明顯改變。利用這一特殊的性質(zhì)，制得具有非常廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景的溫度敏感型仿生智能玻璃。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種基于頭發(fā)狀納米水凝膠微球納米級(jí)相變的溫度敏感型仿生智能玻璃，在臨界溫度下產(chǎn)生透明與不透明之間的相互轉(zhuǎn)換，其特征在于所述的溫度敏感型仿生智能玻璃由分散在水溶液中的溫度響應(yīng)型頭發(fā)狀納米水凝膠微球置于兩片或多片玻璃之間構(gòu)成，所述的頭發(fā)狀納米水凝膠微球溶液在臨界溫度產(chǎn)生可逆的納米級(jí)相分離。所述的溫度敏感型仿生智能玻璃在透明狀態(tài)時(shí)，在紫外200 380納米波長(zhǎng)的光透率小于10%，波長(zhǎng)在380 2500納米的光透率大于70%，當(dāng)溫度高于臨界溫度時(shí)，溫度響應(yīng)型頭發(fā)狀納米水凝膠微球與溶液體系不互溶，出現(xiàn)納米級(jí)相分離，在紫外200 380納米波長(zhǎng)的光透率小于1%，波長(zhǎng)在380 2500納米的光透率小于10%。所述的溫度響應(yīng)型頭發(fā)狀納米水凝膠微球由溫度敏感的交聯(lián)微球(A)和共價(jià)鍵交聯(lián)的線型水溶性高分子(B)構(gòu)成，頭發(fā)狀納米水凝膠微球尺寸為10-1000納米。在溫度低于臨界溫度時(shí)，整個(gè)頭發(fā)狀納米水凝膠微球溶于水溶液形成均一體系，在紫外200 380 納米波長(zhǎng)的光透率小于10%，波長(zhǎng)在380 2500納米的光透率大于70%，當(dāng)溫度高于臨界溫度時(shí)，交聯(lián)微球(A)與溶液體系不互溶，出現(xiàn)納米級(jí)相分離，在紫外200 380納米波長(zhǎng)的光透率小于1%，波長(zhǎng)在380 2500納米的光透率小于10% ；以共價(jià)鍵連接在交聯(lián)微球(A)表面的線型水溶性高分子(B)使得交聯(lián)微球(A)均勻分散于水溶液中，有效防止交聯(lián)微球(A) 堆積沉淀。
所述的臨界溫度是指溫度敏感型仿生智能玻璃產(chǎn)生透明到不透明轉(zhuǎn)變，或不透明到透明轉(zhuǎn)變的特定溫度，也即溫度響應(yīng)型頭發(fā)狀納米水凝膠微球在溶液里發(fā)生納米級(jí)相變的溫度。所述的臨界溫度在0_50°C之間。如上所述，本發(fā)明的溫度響應(yīng)型頭發(fā)狀納米水凝膠微球由溫度敏感的交聯(lián)微球 (A)和共價(jià)鍵交聯(lián)的線型水溶性高分子(B)構(gòu)成。溫度敏感的交聯(lián)微球(A)由溫度響應(yīng)的單體化合物與交聯(lián)劑，即帶有多官能基團(tuán)的反應(yīng)性單體共聚制備而成。所述的制備交聯(lián)微球(A)的溫度響應(yīng)的單體化合物選自氧化丙烯、氧化異丁烯， 以及N，N- 二甲基(甲基)丙烯酰胺、N-異丙基(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯基己內(nèi)酯、N-環(huán)己基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N-乙氧丙基丙烯酰胺、N，N-二乙基(甲基)丙烯酰胺中一種或幾種。所述的交聯(lián)劑為帶有多官能基團(tuán)的反應(yīng)性單體，包括但不限于二乙烯基(取代)苯、 N, N-亞甲基雙丙烯酰胺、羥甲基丙烯酰胺等。所述的共價(jià)鍵交聯(lián)的線性水溶性高分子(B)為聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚乙二醇烷基醚酯、聚乙烯醇，或聚(甲基)丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸鈉、聚乙烯吡咯烷酮或聚(甲基) 丙烯酰胺的均聚物，或由其單體合成的共聚物。其分子量大小在1，000-100，000之間。優(yōu)選聚乙烯醇、聚乙二醇及聚丙烯酸鈉，優(yōu)選分子量在2，000-10, 000之間。所述的共價(jià)鍵交聯(lián)的線性水溶性高分子(B)占頭發(fā)狀納米水凝膠微球重量比在 2%-50%之間；溫度敏感的交聯(lián)微球(A)含量占頭發(fā)狀納米水凝膠微球比為50%-98%。本發(fā)明的溫度響應(yīng)型頭發(fā)狀納米水凝膠微球分散在水溶液中，形成納米級(jí)相變體系。所述的水溶液為無(wú)機(jī)鹽或有機(jī)小分子的水溶液。無(wú)機(jī)鹽包括常見(jiàn)的鉀、鈉、鈣、鎂、鋅、 鐵或銅的硫酸鹽、鹽酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽或醋酸鹽，有機(jī)小分子化合物如乙二醇、 乙醇、甲醇、丙酮、丙二醇、甘油、丁醇、三乙胺或異丙醇等，溶于水中形成的水溶液。優(yōu)選為氯化鈉、氯化鈣或乙醇、乙二醇的水溶液。所述的水溶液中，無(wú)機(jī)鹽或有機(jī)物的質(zhì)量濃度為 1%- 50 %，優(yōu)選濃度為5%-20%。所述溫度響應(yīng)型頭發(fā)狀納米水凝膠微球分散在水溶液中，質(zhì)量濃度在1%_60%之間，優(yōu)選5%-10%;水溶液含量占整個(gè)納米級(jí)相變體系的質(zhì)量百分比為40%-99%，優(yōu)選為 90%-95%。本發(fā)明的溫度響應(yīng)型頭發(fā)狀納米水凝膠微球，可以采用同步乳液聚合和原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)法，也可以采用同步乳液聚合和可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移自由基聚合 (RAFT)法，還可以采用無(wú)皂乳液聚合方法以及反向乳液聚合制備。置于玻璃間的頭發(fā)狀納米水凝膠微球溶液的厚度在0. 1毫米-100毫米之間。所述的玻璃是現(xiàn)有商品無(wú)機(jī)玻璃或有機(jī)玻璃等。所述的仿生智能玻璃，在低于溫度臨界點(diǎn)時(shí)，其中的頭發(fā)狀納米水凝膠微球溶液體系是互溶性良好的均一體系，整個(gè)智能玻璃呈現(xiàn)高度透明狀態(tài)。當(dāng)溫度高于臨界值時(shí)，溫度敏感的交聯(lián)微球(A)與水溶液不互溶，整個(gè)體系出現(xiàn)納米相分離現(xiàn)象，玻璃呈現(xiàn)不透明白色狀態(tài)。溫度敏感的交聯(lián)微球交聯(lián)起來(lái)可以使其更加穩(wěn)定，而同時(shí)共價(jià)鍵交聯(lián)的線性水溶性高分子在溫度敏感的交聯(lián)微球與水溶液不互溶時(shí)，也可以防止水凝膠微球沉降下去，從而提供穩(wěn)定的相分離體系。有益效果本發(fā)明的溫度敏感型仿生智能玻璃，由溫度響應(yīng)型頭發(fā)狀水凝膠微球水溶液置于玻璃夾層之間構(gòu)成，溫度響應(yīng)型頭發(fā)狀納米水凝膠微球在水溶液中能夠?qū)崿F(xiàn)分子級(jí)別的均勻分布，當(dāng)溫度在臨界點(diǎn)變化時(shí)，溫度響應(yīng)型交聯(lián)微球(A)發(fā)生溶解性變化，與水溶液發(fā)生納米級(jí)相分離，外觀上呈現(xiàn)透明到不透明的相互轉(zhuǎn)變。溫度敏感型智能玻璃所具有的特殊性質(zhì)，是能夠根據(jù)外界的環(huán)境變化，自主產(chǎn)生應(yīng)激行為，在設(shè)定的溫度范圍發(fā)生透明到不透明的轉(zhuǎn)變，能夠維持環(huán)境的穩(wěn)定，達(dá)到節(jié)能的目的?？傊?，本發(fā)明的溫度敏感型仿生智能玻璃具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)
(1)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)是建立在新的溫度響應(yīng)型頭發(fā)狀納米水凝膠微球溶液納米級(jí)相分離技術(shù)基礎(chǔ)上。(2)本發(fā)明的仿生智能玻璃對(duì)于環(huán)境變化(如溫度)自主產(chǎn)生的應(yīng)激行為，不需要人為給予信號(hào)(如通電)達(dá)到響應(yīng)的目的。因此是一種真正意義上的智能節(jié)能產(chǎn)品。(3)所采用的技術(shù)更加環(huán)保。本發(fā)明的仿生智能玻璃采用的智能高分子材料是一種無(wú)毒、穩(wěn)定、環(huán)境友好的高分子材料。如果智能玻璃出現(xiàn)損壞或遺棄，不會(huì)帶來(lái)任何環(huán)境污染。同時(shí)這種高分子材料的生產(chǎn)過(guò)程也不會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染。(4)本發(fā)明的智能玻璃原料成本低，加工制備方法簡(jiǎn)單。(5)本發(fā)明的智能玻璃產(chǎn)品具有更好的環(huán)境穩(wěn)定性和使用壽命。 ( 6 )本發(fā)明的溫度敏感型仿生智能玻璃，可以廣泛應(yīng)用于玻璃幕墻和交通工具中。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，所述的實(shí)例有助于對(duì)本發(fā)明的理解和實(shí)施，并非構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制，實(shí)施本發(fā)明除了具體實(shí)例中所涉及的物質(zhì)外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以對(duì)其中所用的水凝膠微球體系和其制備方法進(jìn)行功能上相同或相似的替換，或根據(jù)不同的目的改變包括聚合物分子量在內(nèi)的組分間的比例關(guān)系。本發(fā)明的保護(hù)范圍并不以具體實(shí)施方式
為限，而是由權(quán)利要求加以限定。實(shí)施例一無(wú)皂乳液聚合法制備仿生智能玻璃
制備丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯250 mL三頸燒瓶中，準(zhǔn)確稱(chēng)取10 g (2毫摩爾)聚乙二醇單甲醚(mPEG，ln = 5000)溶于90 mL無(wú)水二氯甲烷中，通氮?dú)猸h(huán)境下往體系中準(zhǔn)確加入 0. 04 g (0.4毫摩爾)三乙胺，冰浴，將體系溫度降至0 °C。稱(chēng)取1.81 g (20毫摩爾)丙烯酰氯溶于10 mL無(wú)水二氯甲烷中，在0 °C條件下利用恒壓滴液漏斗將丙烯酰氯二氯甲烷溶液緩慢滴加入三頸瓶反應(yīng)體系中(約30分鐘)。0 °C下繼續(xù)攪拌2小時(shí)，反應(yīng)體系升至室溫，磁力攪拌12小時(shí)。過(guò)濾除去固體鹽，用5% K2CO3萃取多次，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除掉大部分溶劑二氯甲烷，在乙醚中沉淀。得白色丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯9.0 g。制備丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯的另一個(gè)方法是100 mL三頸燒瓶中，準(zhǔn)確加入10 g (2毫摩爾)聚乙二醇單甲醚(mPEG，i4 = 5000)和0. 144 g (10毫摩爾)丙烯酸溶于60 mL 甲苯中，準(zhǔn)確稱(chēng)取0. 136 g對(duì)苯二酚和0. g對(duì)甲苯磺酸加入反應(yīng)體系中，升溫至90 °C, 反應(yīng)回流5小時(shí)冷卻至室溫，緩慢加入NaOH固體，調(diào)pH至中性或偏酸性，過(guò)濾除掉固體鹽。 減壓蒸餾除掉大部分溶劑甲苯，在乙醚中沉淀。得白色丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯9. 5 g。制備仿生智能玻璃準(zhǔn)確稱(chēng)取2. 26 g (20毫摩爾)N-異丙基丙烯酰胺(NiPAm)， 2. 26 g (0.45毫摩爾)丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯，0. 15 g N，N-亞甲基雙丙烯酰胺(BIS) 溶于100 mL超純水中，加入帶有機(jī)械攪拌裝置的燒瓶中，升溫到40°C在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌以除去體系中的氧氣，60分鐘后升溫至70°C，繼續(xù)反應(yīng)30分鐘，迅速加入0. 0226 g引發(fā)劑過(guò)硫酸鉀(溶解在1 mL超純水中)，于70°C恒溫反應(yīng)4小時(shí)(反應(yīng)過(guò)程中始終通氮?dú)獗Ｗo(hù))。反應(yīng)結(jié)束后繼續(xù)攪拌冷卻至室溫，采用強(qiáng)電場(chǎng)透析進(jìn)行純化，除去未反應(yīng)的單體等物質(zhì)，冷凍干燥得到頭發(fā)狀納米水凝膠微球，準(zhǔn)確稱(chēng)取Ig頭發(fā)狀納米水凝膠微球，Ig硫酸鉀，98g去離子水，攪拌溶解分散配成溶液，然后將溶液注入玻璃板內(nèi)。仿生智能玻璃的光學(xué)參數(shù)置于玻璃之間的頭發(fā)狀納米水凝膠微球溶液的厚度為 1毫米，溫度響應(yīng)的臨界溫度為34°C。透明狀態(tài)下可見(jiàn)光透過(guò)率80%，紫外光透過(guò)率0. 5%。 不透明狀態(tài)下可見(jiàn)光透過(guò)率9%，紫外光透過(guò)率0%。實(shí)施例二 反相乳液聚合法制備仿生智能玻璃
準(zhǔn)確稱(chēng)取1. 16 g (20毫摩爾)氧化丙烯(EPA)，2.沈g (0.45毫摩爾)丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯，0.12 g十二烷基磺酸鈉、0.07 g 二乙烯基苯(DVB)溶于100 mL超純水中，力口入帶有機(jī)械攪拌裝置的燒瓶中，升溫到40°C在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌一除去體系中的氧氣，60分鐘后升溫至70°C，繼續(xù)反應(yīng)30分鐘，迅速加入0. 0226 g引發(fā)劑過(guò)氧化二苯甲酰(ΒΡ0，溶解在1 mL超純水中)，于70°C恒溫反應(yīng)4小時(shí)(反應(yīng)過(guò)程中始終通氮?dú)獗Ｗo(hù))。反應(yīng)結(jié)束后繼續(xù)攪拌冷卻至室溫，采用強(qiáng)電場(chǎng)透析進(jìn)行純化，除去未反應(yīng)的單體等物質(zhì)，冷凍干燥得到頭發(fā)狀納米水凝膠微球，準(zhǔn)確稱(chēng)取30g頭發(fā)狀納米水凝膠微球，Ig氯化鈉，69g去離子水，攪拌溶解分散配成溶液，然后將溶液注入玻璃板內(nèi)。仿生智能玻璃的光學(xué)參數(shù)置于玻璃之間的頭發(fā)狀納米水凝膠微球溶液材料的厚度為95毫米，溫度響應(yīng)的臨界溫度為34°C。透明狀態(tài)下可見(jiàn)光透過(guò)率71%，紫外光透過(guò)率 0. 5%。不透明狀態(tài)下可見(jiàn)光透過(guò)率1%，紫外光透過(guò)率0%。實(shí)施例三同步乳液聚合和原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)制備仿生智能玻璃制備ATRP大分子引發(fā)劑準(zhǔn)確稱(chēng)取5 g (1 mmol)聚乙二醇單甲醚(mPEG，i4= 5000)
，0.7 mL (5 mmol)三乙胺溶在45 mL無(wú)水二氯甲烷中，通氮?dú)猓诒∠录尤?. 5 mL (20 mmol)溴代異丁酰溴(BIBB，溶在5 mL無(wú)水二氯甲烷中)。繼續(xù)在冰浴下攪拌1小時(shí)，室溫過(guò)夜。抽濾除鹽，用5%氫氧化鈉溶液洗滌三次除去過(guò)量的BIBB，無(wú)水硫酸鎂干燥3小時(shí)，旋蒸掉大部分二氯甲烷，在乙醚中沉淀，得白色ATRP大分子引發(fā)劑固體3. 5 g。按照與上述相同的方法分別制取mPEG (#n=4000), mPEG CMn =6000)的ATRP大分子引發(fā)劑以及聚氧化乙烯(PE0，i4=100000)的ATRP大分子引發(fā)劑。制備仿生智能玻璃在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于250 mL圓底燒瓶中依次加入2. 28 g (20 毫摩爾)N，N-二甲基甲基丙烯酰胺(DMMAA)，0.065 g (0. 452毫摩爾)溴化亞銅，0. 078 g (0.452毫摩爾)N，N，N'，N'，N"-五甲基二亞乙基三胺(PMDETA)，0. 1 g (1毫摩爾)N_羥甲基丙烯酰胺(HAM)溶于95 mL超純水中，加入帶有機(jī)械攪拌裝置的燒瓶中，升溫到40°C 在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌以除去體系中的氧氣，60分鐘后升溫至70°C，繼續(xù)反應(yīng)30分鐘，迅速加入2. g (0. 565毫摩爾、0. 452毫摩爾、0. 377毫摩爾)聚乙二醇單甲醚(禮=4000、5000、 6000) ATRP大分子引發(fā)劑(溶解在5 mL超純水中)，于70°C恒溫反應(yīng)12小時(shí)(反應(yīng)過(guò)程中始終通氮?dú)獗Ｗo(hù))。反應(yīng)結(jié)束后繼續(xù)攪拌冷卻至室溫，采用強(qiáng)電場(chǎng)透析進(jìn)行純化，除去未反應(yīng)的單體等物質(zhì)，冷凍干燥得到頭發(fā)狀納米水凝膠微球，準(zhǔn)確稱(chēng)取8g頭發(fā)狀納米水凝膠微球，92g去離子水，6g異丙醇，攪拌溶解分散配成溶液，然后將溶液注入玻璃板內(nèi)。仿生智能玻璃的光學(xué)參數(shù)置于玻璃之間的頭發(fā)狀納米水凝膠微球溶液材料的厚度為70毫米，溫度響應(yīng)的臨界溫度為34°C。透明狀態(tài)下可見(jiàn)光透過(guò)率73%，紫外光透過(guò)率 0. 5%。不透明狀態(tài)下可見(jiàn)光透過(guò)率2%，紫外光透過(guò)率0%。實(shí)施例四同步乳液聚合和可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移自由基聚合(RAFT)制備仿生智能玻璃
制備聚丙烯酸鈉大分子鏈轉(zhuǎn)移劑在施蘭克管加入準(zhǔn)確稱(chēng)取的1. 166 g碳酸氫鈉，溶于5 mL超純水中，依次加入1 g丙烯酸、0.166 g α-羧基二硫代苯甲酸丙酯(CPDB)，0.06 g偶氮二異丁脒鹽酸鹽(AIBA)。通氮?dú)獬檎婵杖齻€(gè)循環(huán)，然后密封。80 °C反應(yīng)2小時(shí)，在乙醚中沉淀，抽濾，真空干燥，得聚丙烯酸鈉大分子鏈轉(zhuǎn)移劑固體04 = 5000)。按照與上述相同的方法分別制得聚甲基丙烯酸04 = 5000)、聚甲基丙烯酸鈉(禮 =5000)、聚丙烯酰胺04 = 5000)、聚甲基丙烯酰胺04 = 5000)大分子鏈轉(zhuǎn)移劑。制備聚乙二醇單甲醚大分子鏈轉(zhuǎn)移劑150 mL燒瓶中準(zhǔn)確加入4. 12 g聚乙二醇單甲醚(mPEG，ln=5000)、75 mL 二氯甲烷、1.2 g α -羧基二硫代苯甲酸丙酯(CPDB)、100 mg (0.82 mmol)4-二甲氨基吡啶(DMAP)，攪拌均勻，再加入1 g (5讓ol) N，N，_ 二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)48小時(shí)。抽濾除鹽，旋蒸去大部分溶劑二氯甲烷，在乙醚中沉淀，將沉淀出來(lái)的固體放在真空干燥器中干燥3小時(shí)，然后將粗產(chǎn)物溶在50 mL 二氯甲烷，分別用5%碳酸鉀溶液、去離子水、飽和氯化鈉萃取3次，無(wú)水硫酸鎂干燥過(guò)夜，旋蒸去大部分溶劑二氯甲烷，乙醚中沉淀。真空干燥得粉紅色聚乙二醇單甲醚大分子鏈轉(zhuǎn)移劑固體 (M= 5000)。制備仿生智能玻璃準(zhǔn)確稱(chēng)取1. 98 g (20毫摩爾)N，N- 二甲基丙烯酰胺(DMAA)， 2. 26 g(0. 226毫摩爾)聚丙烯酸鈉大分子鏈轉(zhuǎn)移劑，0. 15 g N，N-亞甲基雙丙烯酰胺(BIS) 溶于100 mL超純水中，加入帶有機(jī)械攪拌裝置的燒瓶中，升溫到40°C在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌以除去體系中的氧氣，60分鐘后升溫至70°C，繼續(xù)反應(yīng)30分鐘，迅速加入0. 0226 g引發(fā)劑過(guò)硫酸銨(溶解在1 mL超純水中)，于70°C恒溫反應(yīng)12小時(shí)(反應(yīng)過(guò)程中始終通氮?dú)獗Ｗo(hù))。反應(yīng)結(jié)束后繼續(xù)攪拌冷卻至室溫，采用強(qiáng)電場(chǎng)透析進(jìn)行純化，除去未反應(yīng)的單體等物質(zhì)，冷凍干燥得到頭發(fā)狀納米水凝膠微球，準(zhǔn)確稱(chēng)取55g頭發(fā)狀納米水凝膠微球，2g碳酸鈉，88g去離子水，攪拌溶解分散配成溶液，然后將溶液注入玻璃板內(nèi)。按照上述相同的方法用聚乙二醇單甲醚大分子鏈轉(zhuǎn)移劑制備仿生智能玻璃。用聚丙烯酸鈉大分子鏈轉(zhuǎn)移劑制備得到的仿生智能玻璃的光學(xué)參數(shù)置于玻璃之間的頭發(fā)狀納米水凝膠微球溶液材料的厚度為10毫米，溫度響應(yīng)的臨界溫度為38°C。透明狀態(tài)下可見(jiàn)光透過(guò)率78%，紫外光透過(guò)率0. 7%。不透明狀態(tài)下可見(jiàn)光透過(guò)率5%，紫外光透過(guò)
率0%。用聚乙二醇單甲醚大分子鏈轉(zhuǎn)移劑制備得到的仿生智能玻璃的光學(xué)參數(shù)置于玻璃之間的頭發(fā)狀納米水凝膠微球溶液材料的厚度為10毫米，溫度響應(yīng)的臨界溫度為41°C。 透明狀態(tài)下可見(jiàn)光透過(guò)率75%，紫外光透過(guò)率0. 5%。不透明狀態(tài)下可見(jiàn)光透過(guò)率5%，紫外光透過(guò)率0%。實(shí)施例五同步乳液聚合和原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)制備仿生智能玻璃制備仿生智能玻璃在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于250 mL圓底燒瓶中依次加入2. g (20毫摩
爾)N，N，- 二乙基丙烯酰胺(DEA)，0. 065 g (0. 452毫摩爾)溴化亞銅，0. 078 g (0. 452毫摩爾)N，N，N' , N'，N"-五甲基二亞乙基三胺(PMDETA)，0.07 g 二乙烯基苯(DVB)溶于95 mL超純水中，加入帶有機(jī)械攪拌裝置的燒瓶中，升溫到40°C在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌以除去體系中的氧氣，60分鐘后升溫至70°C，繼續(xù)反應(yīng)30分鐘，迅速加入2. g(0. 226毫摩爾)聚氧化乙烯04=100000) ATRP大分子引發(fā)劑(溶解在5 mL超純水中)，于70°C恒溫反應(yīng)12小時(shí)(反應(yīng)過(guò)程中始終通氮?dú)獗Ｗo(hù))。反應(yīng)結(jié)束后繼續(xù)攪拌冷卻至室溫，采用強(qiáng)電場(chǎng)透析進(jìn)行純化，除去未反應(yīng)的單體等物質(zhì)，冷凍干燥得到頭發(fā)狀納米水凝膠微球，準(zhǔn)確稱(chēng)取5g頭發(fā)狀納米水凝膠微球，15g硝酸鉀，80g去離子水，攪拌溶解分散配成溶液，然后將溶液注入玻璃板內(nèi)。仿生智能玻璃的光學(xué)參數(shù)置于玻璃之間的頭發(fā)狀納米水凝膠微球溶液材料的厚度為5毫米，溫度響應(yīng)的臨界溫度為25°C。透明狀態(tài)下可見(jiàn)光透過(guò)率75%，紫外光透過(guò)率 0. 1%。不透明狀態(tài)下可見(jiàn)光透過(guò)率5%，紫外光透過(guò)率0%。實(shí)施例六同步乳液聚合和可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移自由基聚合(RAFT)制備仿生智能玻璃
準(zhǔn)確稱(chēng)取3. 14 g (20毫摩爾)N-乙氧丙基丙烯酰胺(NEPAM)，3. 14 g (0.45毫摩爾) 2. 26 g (0. 226毫摩爾)聚丙烯酸大分子鏈轉(zhuǎn)移劑，0.1 g (1毫摩爾)N-羥甲基丙烯酰胺 (HAM)溶于100 mL超純水中，加入帶有機(jī)械攪拌裝置的燒瓶中，升溫到40°C在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌一除去體系中的氧氣，60分鐘后升溫至70°C，繼續(xù)反應(yīng)30分鐘，迅速加入0. 0226 g引發(fā)劑過(guò)硫酸鉀(溶解在1 mL超純水中)，于70°C恒溫反應(yīng)4小時(shí)(反應(yīng)過(guò)程中始終通氮?dú)獗Ｗo(hù))。反應(yīng)結(jié)束后繼續(xù)攪拌冷卻至室溫，采用強(qiáng)電場(chǎng)透析進(jìn)行純化，除去未反應(yīng)的單體等物質(zhì)，冷凍干燥得到頭發(fā)狀納米水凝膠微球，準(zhǔn)確稱(chēng)取6g頭發(fā)狀納米水凝膠微球，5g磷酸鐵， 89g去離子水，攪拌溶解分散配成溶液，然后將溶液注入玻璃板內(nèi)。仿生智能玻璃的光學(xué)參數(shù)置于玻璃之間的頭發(fā)狀納米水凝膠微球溶液材料的厚度為2毫米，溫度響應(yīng)的臨界溫度為18°C。透明狀態(tài)下可見(jiàn)光透過(guò)率74%，紫外光透過(guò)率 2%。不透明狀態(tài)下可見(jiàn)光透過(guò)率6%，紫外光透過(guò)率0%。實(shí)施例七同步乳液聚合和原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)制備仿生智能玻璃
制備聚甲基丙烯酸大分子引發(fā)劑在施蘭克管里準(zhǔn)確加入0.331 g (3. 85毫摩爾)甲基丙烯酸、0. 037g (0. 214毫摩爾)五甲基二亞乙基三胺(PMDETA)、0. 015 g (0. 077毫摩爾) 2-溴異丁酸乙酯(EBiB)加入1. 5 mL DMF、0. 0154g (0. 107毫摩爾)CuBr。密封，通氮?dú)獬檎婵杖齻€(gè)循環(huán)。65 °C反應(yīng)4小時(shí)，在乙醚中沉淀，抽濾，真空干燥，得聚甲基丙烯酸ATRP 大分子引發(fā)劑04 = 2000)。準(zhǔn)確稱(chēng)取3. 14 g(20毫摩爾)N_乙氧丙基丙烯酰胺(NEPAM)，0. 065 g (0.452毫摩爾)溴化亞銅，0.078 g (0.452毫摩爾)N，N，N' ,N'，N"-五甲基二亞乙基三胺(PMDETA)、 0. 15 g N，N-亞甲基雙丙烯酰胺(BIS)溶于100 mL超純水中，加入帶有機(jī)械攪拌裝置的燒瓶中，升溫到40°C在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌一除去體系中的氧氣，60分鐘后升溫至70°C，繼續(xù)反應(yīng)30分鐘，迅速加入0. 0314 g聚甲基丙烯酸ATRP大分子鏈轉(zhuǎn)移劑(禮=2000，溶解在1 mL 超純水中)，于70°C恒溫反應(yīng)4小時(shí)(反應(yīng)過(guò)程中始終通氮?dú)獗Ｗo(hù))。反應(yīng)結(jié)束后繼續(xù)攪拌冷卻至室溫，采用強(qiáng)電場(chǎng)透析進(jìn)行純化，除去未反應(yīng)的單體等物質(zhì)，得冷凍干燥得到頭發(fā)狀納米水凝膠微球，準(zhǔn)確稱(chēng)取2g頭發(fā)狀納米水凝膠微球，12g氯化鋅，86g去離子水，攪拌溶解分散配成溶液，然后將溶液注入玻璃板內(nèi)。仿生智能玻璃的光學(xué)參數(shù)置于玻璃之間的頭發(fā)狀納米水凝膠微球溶液材料的厚度為1毫米，溫度響應(yīng)的臨界溫度為15°C。透明狀態(tài)下可見(jiàn)光透過(guò)率79%，紫外光透過(guò)率 0. 5%。不透明狀態(tài)下可見(jiàn)光透過(guò)率7%，紫外光透過(guò)率0%。實(shí)施例八同步乳液聚合和可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移自由基聚合(RAFT)制備仿生智能玻璃
制備聚N-乙烯基吡咯烷酮大分子鏈轉(zhuǎn)移劑在施蘭克管加入準(zhǔn)確稱(chēng)取的2 g四氫呋喃、1.2 g乙烯基吡咯烷酮(NVP)、0. 166 g α-羧基二硫代苯甲酸丙酯(CPDB)，0.06 g偶氮二異丁腈(AIBN)。通氮?dú)獬檎婵杖齻€(gè)循環(huán)，然后密封。65 °C反應(yīng)4小時(shí)，在乙醚中沉淀，抽濾，真空干燥，得聚乙烯基吡咯烷酮大分子鏈轉(zhuǎn)移劑固體04 = 5000)。制備仿生智能玻璃準(zhǔn)確稱(chēng)取2. g (20毫摩爾)N，N’ - 二乙基丙烯酰胺 (NiPAm), 1. 13 g (0. 226毫摩爾)聚N-乙烯基吡咯烷酮大分子鏈轉(zhuǎn)移劑，0. 07 g 二乙烯基苯(DVB)溶于100 mL超純水中，加入帶有機(jī)械攪拌裝置的燒瓶中，升溫到40°C在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌以除去體系中的氧氣，60分鐘后升溫至70°C，繼續(xù)反應(yīng)30分鐘，迅速加入0. 0226 g 引發(fā)劑偶氮二異丁脒鹽酸鹽(AIBA，溶解在1 mL超純水中)，于70°C恒溫反應(yīng)12小時(shí)(反應(yīng)過(guò)程中始終通氮?dú)獗Ｗo(hù))。反應(yīng)結(jié)束后繼續(xù)攪拌冷卻至室溫，采用強(qiáng)電場(chǎng)透析進(jìn)行純化，除去未反應(yīng)的單體等物質(zhì)，冷凍干燥得到頭發(fā)狀納米水凝膠微球，準(zhǔn)確稱(chēng)取8g頭發(fā)狀納米水凝膠微球，90g去離子水，IOg丙二醇，攪拌溶解分散配成溶液，然后將溶液注入玻璃板內(nèi)。仿生智能玻璃的光學(xué)參數(shù)置于玻璃之間的頭發(fā)狀納米水凝膠微球溶液材料的厚度為1毫米，溫度響應(yīng)的臨界溫度為2°C。透明狀態(tài)下可見(jiàn)光透過(guò)率75%，紫外光透過(guò)率 0. 5%。不透明狀態(tài)下可見(jiàn)光透過(guò)率4%，紫外光透過(guò)率0%。實(shí)施例九同步乳液聚合和原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)制備仿生智能玻璃制備ATRP大分子引發(fā)劑準(zhǔn)確稱(chēng)取5 g (1 mmol)聚乙二醇單甲醚(mPEG，i4= 5000)
，0.7 mL (5 mmol)三乙胺溶在45 mL無(wú)水二氯甲烷中，通氮?dú)?，在冰浴下加?. 5 mL (20 mmol)溴代異丁酰溴(BIBB，溶在5 mL無(wú)水二氯甲烷中)。繼續(xù)在冰浴下攪拌1小時(shí)，室溫過(guò)夜。抽濾除鹽，用5%氫氧化鈉溶液洗滌三次除去過(guò)量的BIBB，無(wú)水硫酸鎂干燥3小時(shí)，旋蒸掉大部分二氯甲烷，在乙醚中沉淀，得白色ATRP大分子引發(fā)劑固體3. 5 g。按照與上述相同的方法分別制取mPEG (禮=4000)和PEG (Mn =6000)的ATRP大分子引發(fā)劑。制備雙嵌段ATRP大分子引發(fā)劑在施蘭克管里準(zhǔn)確加入0. 202 g (2.85毫摩爾) 丙烯酰胺、0. 037g (0. 214毫摩爾)五甲基二亞乙基三胺(PMDETA)、0. 228 g (0. 057毫摩爾)ATRP 大分子引發(fā)劑04= 4000、5000、6000)加入 1. 5 mL DMF、0. 0154g (0. 107 毫摩爾) CuBr。密封，通氮?dú)獬檎婵杖齻€(gè)循環(huán)。65 °C反應(yīng)4小時(shí)，在乙醚中沉淀，抽濾，真空干燥，得聚丙烯酰胺聚乙二醇雙嵌段ATRP大分子引發(fā)劑04 = 10000)。制備仿生智能玻璃在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于250 mL圓底燒瓶中依次加入2. 26 g(20毫摩爾)N-乙烯基己內(nèi)酯，0. 065 g (0.452毫摩爾)溴化亞銅，0.078 g (0. 452毫摩爾)N，N， N' ,N'，N"-五甲基二亞乙基三胺(PMDETA)，0. 1 g (1毫摩爾)N_羥甲基丙烯酰胺(HAM) 溶于95 mL超純水中，加入帶有機(jī)械攪拌裝置的燒瓶中，升溫到40°C在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌以除去體系中的氧氣，60分鐘后升溫至70°C，繼續(xù)反應(yīng)30分鐘，迅速加入2. g (0. 226毫摩爾)雙嵌段ATRP大分子引發(fā)劑(溶解在5 mL超純水中)，于70°C恒溫反應(yīng)12小時(shí)(反應(yīng)過(guò)程中始終通氮?dú)獗Ｗo(hù))。反應(yīng)結(jié)束后繼續(xù)攪拌冷卻至室溫，采用強(qiáng)電場(chǎng)透析進(jìn)行純化，除去未反應(yīng)的單體等物質(zhì)，冷凍干燥得到頭發(fā)狀納米水凝膠微球，準(zhǔn)確稱(chēng)取15g頭發(fā)狀納米水凝膠微球，80g去離子水，50g乙二醇，攪拌溶解分散配成溶液，然后將溶液注入玻璃板內(nèi)。仿生智能玻璃的光學(xué)參數(shù)置于玻璃之間的頭發(fā)狀納米水凝膠微球溶液材料的厚度為1毫米，溫度響應(yīng)的臨界溫度為48°C。透明狀態(tài)下可見(jiàn)光透過(guò)率79%，紫外光透過(guò)率 0. 5%。不透明狀態(tài)下可見(jiàn)光透過(guò)率5%，紫外光透過(guò)率0%。實(shí)施例十同步乳液聚合和可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移自由基聚合(RAFT)制備仿生智能玻璃
制備雙嵌段大分子鏈轉(zhuǎn)移劑在施蘭克管加入準(zhǔn)確稱(chēng)取的1 g N-乙烯基吡咯烷酮、 0.166 g聚丙烯酸鈉大分子鏈轉(zhuǎn)移劑，0.06 g偶氮二異丁腈(AIBN)和3 mL四氫呋喃。通氮?dú)獬檎婵杖齻€(gè)循環(huán)，然后密封。65 °C反應(yīng)5小時(shí)，在乙醚中沉淀，抽濾，真空干燥，得聚丙烯酸鈉聚N-乙烯基吡咯烷酮大分子鏈轉(zhuǎn)移劑固體(#n = 10000)。相同方法制備聚乙二醇聚N-乙烯基吡咯烷酮雙嵌段大分子鏈轉(zhuǎn)移劑固體04 = 10000)。制備仿生智能玻璃準(zhǔn)確稱(chēng)取1.46 g (20毫摩爾)氧化異丁烯(EMP)，2.沈g (0. 226毫摩爾)聚丙烯酸鈉聚N-乙烯基吡咯烷酮大分子鏈轉(zhuǎn)移劑，0. 15 g N，N-亞甲基雙丙烯酰胺(BIS)溶于100 mL超純水中，加入帶有機(jī)械攪拌裝置的燒瓶中，升溫到40°C在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌以除去體系中的氧氣，60分鐘后升溫至70°C，繼續(xù)反應(yīng)30分鐘，迅速加入 0. 0226 g引發(fā)劑偶氮二異丁脒鹽酸鹽(AIBA，溶解在1 mL超純水中)，于70°C恒溫反應(yīng)12 小時(shí)(反應(yīng)過(guò)程中始終通氮?dú)獗Ｗo(hù))。反應(yīng)結(jié)束后繼續(xù)攪拌冷卻至室溫，采用強(qiáng)電場(chǎng)透析進(jìn)行純化，除去未反應(yīng)的單體等物質(zhì)，冷凍干燥得到頭發(fā)狀納米水凝膠微球，準(zhǔn)確稱(chēng)取9g頭發(fā)狀納米水凝膠微球，98g去離子水，15g甲醇，攪拌溶解分散配成溶液，然后將溶液注入玻璃板內(nèi)。按照上述相同的方法用聚乙二醇聚N-乙烯基吡咯烷酮大分子鏈轉(zhuǎn)移劑仿生智能玻璃。用聚丙烯酸鈉聚N-乙烯基吡咯烷酮大分子鏈轉(zhuǎn)移劑制備得到的仿生智能玻璃的光學(xué)參數(shù)置于玻璃之間的頭發(fā)狀納米水凝膠微球溶液材料的厚度為10毫米，溫度響應(yīng)的臨界溫度為36°c。透明狀態(tài)下可見(jiàn)光透過(guò)率71%，紫外光透過(guò)率0. 1%。不透明狀態(tài)下可見(jiàn)光透過(guò)率2%，紫外光透過(guò)率0%。用聚乙二醇聚N-乙烯基吡咯烷酮大分子鏈轉(zhuǎn)移劑制備得到的仿生智能玻璃的光學(xué)參數(shù)置于玻璃之間的頭發(fā)狀納米水凝膠微球溶液材料的厚度為10毫米，溫度響應(yīng)的臨界溫度為39°C。透明狀態(tài)下可見(jiàn)光透過(guò)率73%，紫外光透過(guò)率0.3%。不透明狀態(tài)下可見(jiàn)光透過(guò)率2%，紫外光透過(guò)率0%。實(shí)施例十一乳液聚合法制備仿生智能玻璃
制備帶雙鍵的聚乙烯醇100 mL三頸燒瓶中，準(zhǔn)確加入40 g (20毫摩爾)聚乙烯醇 (PVA,#n = 2000)和0. 086 g (1毫摩爾)甲基丙烯酸溶于300 mL甲苯中，準(zhǔn)確稱(chēng)取1. 36 g 對(duì)苯二酚和2. 6 g對(duì)甲苯磺酸加入反應(yīng)體系中，升溫至90 °C，反應(yīng)回流5小時(shí)冷卻至室溫， 緩慢加入NaOH固體，調(diào)pH至中性或偏酸性，過(guò)濾除掉固體鹽。減壓蒸餾除掉大部分溶劑甲苯，在乙醚中沉淀。得白色帶雙鍵的聚乙烯醇04=2300) 35 g。無(wú)皂乳液聚合法制備仿生智能玻璃準(zhǔn)確稱(chēng)取3. 14 g(20毫摩爾)N_異丙基甲基丙烯酰胺(NIPMAA)，1.03 g (0.45毫摩爾)帶雙鍵的聚乙烯醇，0. 07 g 二乙烯基苯(DVB)溶于100 mL超純水中，加入帶有機(jī)械攪拌裝置的燒瓶中，升溫到40°C在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌一除去體系中的氧氣，60分鐘后升溫至70°C，繼續(xù)反應(yīng)30分鐘，迅速加入0. 0226 g引發(fā)劑過(guò)硫酸鉀(溶解在1 mL超純水中)，于70°C恒溫反應(yīng)4小時(shí)(反應(yīng)過(guò)程中始終通氮?dú)獗Ｗo(hù))。反應(yīng)結(jié)束后繼續(xù)攪拌冷卻至室溫，采用強(qiáng)電場(chǎng)透析進(jìn)行純化，除去未反應(yīng)的單體等物質(zhì)，冷凍干燥得到頭發(fā)狀納米水凝膠微球，準(zhǔn)確稱(chēng)取IOg頭發(fā)狀納米水凝膠微球，95g去離子水，5g 丁醇，攪拌溶解分散配成溶液，然后將溶液注入玻璃板內(nèi)。仿生智能玻璃的光學(xué)參數(shù)置于玻璃之間的頭發(fā)狀納米水凝膠微球溶液材料的厚度為5毫米，溫度響應(yīng)的臨界溫度為31°C。透明狀態(tài)下可見(jiàn)光透過(guò)率75%，紫外光透過(guò)率 ο. m。不透明狀態(tài)下可見(jiàn)光透過(guò)率2%，紫外光透過(guò)率o%。實(shí)施例十二 反相乳液聚合法制備仿生智能玻璃
準(zhǔn)確稱(chēng)取2 g (20毫摩爾)N-乙基丙烯酰胺，1.03 g (0.45毫摩爾)帶雙鍵的聚乙烯醇，0.12 g十二烷基磺酸鈉、0.1 g (1毫摩爾)N-羥甲基丙烯酰胺(HAM)溶于100 mL超純水中，加入帶有機(jī)械攪拌裝置的燒瓶中，升溫到40°C在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌一除去體系中的氧氣，60分鐘后升溫至70°C，繼續(xù)反應(yīng)30分鐘，迅速加入0. 0226 g引發(fā)劑過(guò)硫酸銨(溶解在1 mL超純水中)，于70°C恒溫反應(yīng)4小時(shí)(反應(yīng)過(guò)程中始終通氮?dú)獗Ｗo(hù))。反應(yīng)結(jié)束后繼續(xù)攪拌冷卻至室溫，采用強(qiáng)電場(chǎng)透析進(jìn)行純化，除去未反應(yīng)的單體等物質(zhì)，冷凍干燥得到頭發(fā)狀納米水凝膠微球，準(zhǔn)確稱(chēng)取7g頭發(fā)狀納米水凝膠微球，3g醋酸鈉，95g去離子水，攪拌溶解分散配成溶液，然后將溶液注入玻璃板內(nèi)。仿生智能玻璃的光學(xué)參數(shù)置于玻璃之間的頭發(fā)狀納米水凝膠微球溶液材料的厚度為3毫米，溫度響應(yīng)的臨界溫度為31°C。透明狀態(tài)下可見(jiàn)光透過(guò)率75%，紫外光透過(guò)率 2%。不透明狀態(tài)下可見(jiàn)光透過(guò)率5%，紫外光透過(guò)率0%。
權(quán)利要求
1.一種基于頭發(fā)狀納米水凝膠微球相變的溫度敏感型仿生智能玻璃，能夠在設(shè)定的臨界溫度由透明到不透明相互轉(zhuǎn)換，其特征在于，所述的溫度敏感型仿生智能玻璃是由分散在水溶液中的溫度響應(yīng)型頭發(fā)狀納米水凝膠微球置于兩片或多片玻璃之間構(gòu)成，所述的頭發(fā)狀納米水凝膠微球溶液在臨界溫度產(chǎn)生可逆的納米級(jí)相分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度敏感型仿生智能玻璃，其特征在于，所述的溫度敏感型仿生智能玻璃由透明到不透明轉(zhuǎn)換的臨界溫度在0-50°C之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度敏感型仿生智能玻璃，其特征在于，置于玻璃之間的頭發(fā)狀納米水凝膠微球溶液的厚度在0.1毫米-100毫米之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度敏感型仿生智能玻璃，其特征在于，所述的溫度響應(yīng)型頭發(fā)狀納米水凝膠微球由溫度敏感的交聯(lián)微球(A)和共價(jià)鍵連接在微球表面的線型水溶性高分子(B)構(gòu)成，水凝膠微球尺寸為10-1000納米；在溫度低于臨界溫度時(shí)，頭發(fā)狀納米水凝膠微球溶于水溶液中形成均一體系，在紫外200 380納米波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光透率小于 10%，波長(zhǎng)在380 2500納米的光透率大于70%，當(dāng)溫度高于臨界溫度時(shí)，交聯(lián)微球(A)與溶液體系不互溶，出現(xiàn)納米級(jí)相分離，在紫外200 380納米波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光透率小于1%， 波長(zhǎng)在380 2500納米的光透率小于10% ；以共價(jià)鍵連接在交聯(lián)微球(A)表面的線型水溶性高分子(B)使得交聯(lián)微球(A)均勻分散于水溶液中，防止交聯(lián)微球(A)堆積沉淀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的溫度敏感型仿生智能玻璃，其特征在于，所述的溫度敏感的交聯(lián)微球(A)由溫度響應(yīng)的單體化合物與交聯(lián)劑共聚制備而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的溫度敏感型仿生智能玻璃，其特征在于，所述的溫度響應(yīng)的單體化合物選自氧化丙烯、氧化異丁烯、N, N- 二甲基(甲基)丙烯酰胺、N-異丙基(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯基己內(nèi)酯、N-環(huán)己基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N-乙氧丙基丙烯酰胺、 N, N- 二乙基(甲基)丙烯酰胺中一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的溫度敏感型仿生智能玻璃，其特征在于，所述的交聯(lián)劑為帶有多官能基團(tuán)的反應(yīng)性單體，選自二乙烯基(取代)苯、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺或羥甲基丙烯酰胺。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的溫度敏感型仿生智能玻璃，其特征在于，所述的線型水溶性高分子(B)為聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚乙二醇烷基醚酯、聚乙烯醇、聚(甲基)丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸鈉、聚乙烯吡咯烷酮或聚(甲基)丙烯酰胺，或由其單體合成的共聚物；線型水溶性高分子的分子量在1，000-100, 000之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的溫度敏感型仿生智能玻璃，其特征在于，所述的共價(jià)鍵交聯(lián)的線性水溶性高分子(B)占頭發(fā)狀納米水凝膠微球重量比在2%-50%之間；溫度敏感的交聯(lián)微球(A)含量占頭發(fā)狀納米水凝膠微球比為50%-98%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度敏感型仿生智能玻璃，其特征在于，所述的頭發(fā)狀納米水凝膠微球分散于水溶液中，質(zhì)量濃度在1-60%之間；所述的水溶液為無(wú)機(jī)鹽或有機(jī)小分子化合物的水溶液，其中無(wú)機(jī)鹽為鉀、鈉、鈣、鎂、鋅、鐵或銅的硫酸鹽、鹽酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽或醋酸鹽，有機(jī)小分子化合物為乙二醇、乙醇、甲醇、丙酮、丙二醇、甘油、丁醇、三乙胺或異丙醇，無(wú)機(jī)鹽或有機(jī)小分子化合物的質(zhì)量濃度在1-50%之間。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于頭發(fā)狀納米水凝膠微球相變的溫度敏感型仿生智能玻璃，在設(shè)定的臨界溫度由透明到不透明相互轉(zhuǎn)換，是由溫度響應(yīng)型頭發(fā)狀納米水凝膠微球溶液置于光學(xué)玻璃材料之間構(gòu)成；所述的溫度響應(yīng)型頭發(fā)狀納米水凝膠微球溶液由溫度敏感的交聯(lián)微球、共價(jià)鍵連接在微球表面的線型水溶性高分子以及溶液構(gòu)成。溫度敏感的交聯(lián)微球在溫度發(fā)生變化時(shí)，與溶液產(chǎn)生可逆的納米級(jí)相分離或其逆變化，使整個(gè)仿生智能玻璃產(chǎn)生透明與不透明狀態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)換，共價(jià)鍵連接在微球表面的線型水溶性高分子起到穩(wěn)定整個(gè)頭發(fā)狀納米水凝膠微球的作用。
文檔編號(hào)E06B3/66GK102493738SQ201110397060
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月5日
發(fā)明者付國(guó)東 申請(qǐng)人:付國(guó)東