热致变色玻璃材料的制备研究

论文摘要

无需额外耗费能源的热致变色玻璃材料由于具有良好的调光作用,在建筑窗玻璃中应用越来越广泛,水性的绿色环保的热致变色材料因其具有制备成本低、施工方便、节能环保等优点,无疑是研究环保智能窗的有益尝试。本论文选用了两种不同的热响应功能材料（纤维素醚a溶液和纤维素醚b溶液）,制备了两种不同的配方。采用紫外-可见分光光度法、差示量热扫描法以及传统的目测法考察了不同类型添加剂对热响应功能材料的转变温度以及变色温度的影响,从中选取各项性能指标较好的最佳配方并考察该配方材料的实用性能,如耐光性、耐热性、耐冻融性能等。最后将该最佳配方材料填充在玻璃夹层中制成热致变色玻璃,通过自制模拟装置,考察该最佳热致变色玻璃材料的实际遮光降温效果,并对配方材料的变色机理进行初步的探讨。实验结果表明,在含有热响应功能组分纤维素醚a的配方（1）中,最佳配方A组成为:a的用量为1.0%,氯化钠的用量为5.2%,稳定剂e的用量为1.1%的混合溶液。该最佳配方A的最低转变温度为28℃,最低变色温度为34℃,透过率变化在81%-2%之间。在含有热响应功能组分纤维素醚b的配方（2）中,最佳配方B组成为:有机添加剂p含量为15%,b含量为2.5%的混合液。该最佳配方B的转变温度最低为26℃,变色温度为32℃,透光率变化为89%-2%之间,低温透明,高温乳白均匀,因此是最佳的热致变色玻璃材料。通过对最佳配方B的实用性能分析,结果发现:该材料具有良好的耐光、耐热等实用性能。通过自制模拟装置考察了该最佳配方材料的遮光降温效果,实验发现:使用夹层为该热致变色玻璃材料的玻璃的箱内外温差最高能达到14.2℃,阻止温度升高效果较为明显,比空白夹层的玻璃室内外的最终温差高出了6.7℃,遮光降温效果比较明显。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 变色玻璃的概述
• 1.2.1 变色玻璃的定义及变色材料分类
• 1.2.2 变色玻璃的发展现状及趋势
• 1.3 热致变色玻璃材料
• 1.3.1 热致变色玻璃材料的分类
• 1.3.2 热致散射聚合物材料概述
• 1.3.3 热致变色玻璃材料变色特性的影响因素
• 1.3.4 热致变色玻璃材料的研究方法
• 1.4 本课题的提出及主要研究内容
• 1.5 本论文研究的创新点
• 第2章 制备热致变色玻璃材料的配方（1）研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要原料和仪器
• 2.2.2 a 溶液的配制
• 2.2.3 含添加剂的混合溶液的配制
• 2.2.4 配方材料的性能测试及表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 a 的浓度对溶液性能的影响
• 2.3.2 基础配方（1）的DSC 分析
• 2.3.3 单元醇对基础配方（1）的性能影响
• 2.3.4 多元醇对基础配方（1）的性能影响
• 2.3.5 水溶性聚合物对基础配方（1）的性能影响
• 2.3.6 稳定剂的确定
• 2.3.7 不同阳离子盐对基础配方（1-1）的性能影响
• 2.3.8 不同阴离子盐对基础配方（1-1）的性能影响
• 2.3.9 最佳配方的正交实验优化
• 2.3.10 最佳配方A 的光谱透过率分析
• 2.3.11 最佳配方A 的DSC 分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 制备热致变色玻璃材料的配方（2）研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要原料和仪器
• 3.2.2 b 溶液的配制
• 3.2.3 含添加剂的混合溶液的配制
• 3.2.4 配方材料的性能测试及表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 b 的浓度对溶液性能的影响
• 3.3.2 基础配方（2）的DSC 分析
• 3.3.3 单元醇对基础配方（2）的性能影响
• 3.3.4 多元醇对基础配方（2）的性能影响
• 3.3.5 水溶性聚合物对基础配方（2）的性能影响
• 3.3.6 不同阳离子盐对基础配方（2）的性能影响
• 3.3.7 不同阴离子盐对基础配方（2）的性能影响
• 3.3.8 最佳配方B 的光谱透过率分析
• 3.3.9 最佳配方B 的DSC 分析
• 3.3.10 最佳配方B 的变色机理的初步探讨
• 3.4 本章小结
• 第4章 热致变色玻璃材料实用性能研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 主要原料和主要仪器
• 4.2.2 最佳配方B 的实用性能的测定
• 4.2.3 配方材料的最佳填充厚度的确定
• 4.2.4 热致变色玻璃的制备
• 4.2.5 模拟实验
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 耐热性能分析
• 4.3.2 耐光性能分析
• 4.3.3 耐冻融性能分析
• 4.3.4 耐循环使用性能分析
• 4.3.5 材料厚度对光谱透过率的影响
• 4.3.6 模拟实验分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
• 致谢
• 附件