用于对聚合物基材进行光学掺杂的材料

本发明涉及旨在改变通过其的光的光谱的光学活性材料的领域。这些材料通常由其中掺入不同类型的有机发光化合物的聚合物基质组成，两种类型的有机发光化合物分别具有吸收光谱和发射光谱，并且两种类型的有机发光化合物之一的发射光谱与另一种有机发光化合物的吸收光谱重叠。对应于两个辐射强度-波长函数曲线的两个光谱具有重叠的表面。这种现象已知为菲利普·格雷维斯(philippe gravisse)先生发明的“光级联”，并且具有多种应用，特别是在农业领域或光伏能生产中。通过应用这种现象，可以使入射太阳光的光谱调制适合于最佳地匹配受照明对象(例如植物或光伏电池)的光谱特异性。将光学活性化合物掺入聚合物中会导致不稳定的掺杂材料。光致发光掺杂剂倾向于迁移到基质中并氧化，从而导致快速老化和效率降低。颜料或光致发光有机化合物通常效率不足以用于光伏系统，光伏系统的使用寿命必须为20年以上。对于特别是用于温室的农用膜，最常用的聚合物是聚乙烯(缩写为pe)，并且已知有机颜料在pe中超过几周或几个月是不稳定的，这主要是由于氧化现象。

背景技术：

1、现有技术中还已知国际专利申请us20100320819。

2、其描述了一种用于调制太阳光波长的材料，该材料包括聚合物基质和至少两种类型的发光有机化合物。至少两种类型的有机发光化合物分别具有吸收光谱和发射光谱，所述至少两种类型的有机发光化合物中的一种的发射光谱与所述至少两种类型的有机发光化合物中的另一种的吸收光谱重叠。根据现有技术的此种解决方案，调制材料还包括掺入在所述聚合物基质内的纳米颗粒，并且所述纳米颗粒包含所述至少两种类型的发光有机化合物。现有技术的这种解决方案使用连接至少两种类型的发光有机化合物的纳米颗粒，所述发光有机化合物的各自的发射和吸收光谱至少部分地重叠。在给定纳米颗粒的尺寸的情况下，根据该专利申请，两种类型的发光有机化合物的分子将统计上彼此靠近，因此，共振能量转移的现象将倾向于进行所谓的荧光类型能量转移(通常称为fret，荧光共振能量转移的缩写)，其对应于两种发光有机化合物之间的非辐射能量转移。

3、该文献提出了硅树脂、聚(乙烯-乙酸乙烯酯)(eva)、聚烯烃、聚(甲基丙烯酸甲酯)(pmma)、聚氨酯、聚酰胺、聚(乙烯-四氟乙烯)(etfe)、聚四氟乙烯(ptfe)的聚合物基质。

4、所提出的纳米颗粒是二氧化硅纳米颗粒，并且发光有机化合物将掺入多孔二氧化硅内部或接枝到纳米颗粒的表面上。然而，该文件还提出了使用金属纳米颗粒，例如金或银，或由有机聚合物制成的纳米颗粒，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(pmma)、聚乙烯(pe)或聚苯乙烯(ps)。

5、现有技术的缺点

6、专利申请wo2012107701提出的解决方案提出了基质和纳米级材料的大量组合，而本领域技术人员不可能确定这些组合中的哪一种对光学活性材料没有影响或甚至不会降低其使用寿命，而且本领域技术人员也不能确定哪一种相反地在不降低其他理化性质的情况下真正提高了所述使用寿命。

技术实现思路

1、本发明旨在为有机光致发光掺杂剂与掺入有机光致发光掺杂剂的透明材料的相容性以及提高耐老化性和耐光性的问题提供有效的而不仅仅是理论上的解决方案。

2、为此，本发明主要涉及一种用于对聚合物基材进行光学掺杂的材料，其特征在于，该材料由聚(甲基丙烯酸甲酯)和至少两种有机光致发光材料的颗粒组成，光致发光材料的浓度接近光致发光材料在mma中的溶解度极限，为0.1重量％至2重量％。

3、根据第一变型，所述基材是pmma以外的聚合物。

4、根据第二变型，所述基材是聚烯烃或聚烯烃共聚物。

5、根据第三变型，所述基材是聚(乙烯-乙酸乙烯酯)。

6、根据第一实施方式，所述材料是粉末。

7、根据第二实施方式，所述材料是胶体分散体。

8、有利的是，所述材料由聚(甲基丙烯酸甲酯)和两种粉末有机光致发光材料的混合物组成。

9、根据一个变型，所述材料由至少n种交联的聚(甲基丙烯酸甲酯)的混合物组成，每种交联的聚(甲基丙烯酸甲酯)结合有至少m种有机光致发光材料，m和n为整数，并且m+n≥2。

10、根据另一变型，所述材料由至少n种非交联的聚(甲基丙烯酸甲酯)的混合物组成，每种非交联的聚(甲基丙烯酸甲酯)结合有至少m种有机光致发光材料，m和n为整数，并且m+n≥2。

11、优选的是，所述颗粒具有30纳米至500纳米的平均截面尺寸。

12、根据一个具体的实施方式，所述颗粒具有≤150纳米的平均截面尺寸。该解决方案可以产生胶体形式的基本上透明的材料。

13、在另一实施方式中，所述颗粒具有>150纳米的平均截面尺寸。该解决方案可以产生胶体形式的基本上散射的材料。

14、本发明还涉及一种包含掺入聚丙烯酸类基质中的掺杂剂的光学活性涂料，其特征在于，所述掺杂剂由聚(甲基丙烯酸甲酯)和至少两种有机光致发光材料组成，所述有机光致发光材料的浓度为0.1重量％至2重量％。

15、所述掺杂剂的浓度有利地为2重量％至8重量％，聚合物/聚乙烯比例为10重量％至20重量％。

16、本发明还涉及一种包含掺入聚合物基质中的掺杂剂的可挤出光学活性膜，其特征在于，所述掺杂剂由聚合物粉末和至少两种有机光致发光材料组成，所述有机光致发光材料的浓度为0.1重量％至2重量％，所述掺杂剂的浓度为≤5重量％，乙酸酯比例为4％至20％。

17、更具体地，本发明涉及一种光学活性温室覆盖物(coating)，其特征在于，其由聚(乙烯-乙酸乙烯酯)的挤出膜组成，所述膜掺入了由聚(甲基丙烯酸甲酯)和至少两种有机光致发光材料组成的材料，所述有机光致发光材料的浓度为0.1重量％至2重量％。

18、优选的是，所述膜具有数个层，其中至少一个中间层由掺入了以下材料的聚(乙烯-乙酸乙烯酯)组成，所述材料由聚(甲基丙烯酸甲酯)和至少两种有机光致发光材料组成，所述有机光致发光材料的浓度为0.1重量％至2重量％，所述掺杂剂的浓度为≤5重量％，乙酸乙烯酯/乙烯的比例为4％至20％。

19、本发明还涉及一种包含光学活性涂层的光伏面板，其特征在于，所述光学活性涂层由聚(乙烯-乙酸乙烯酯)膜组成，所述膜掺入了由粉末聚(甲基丙烯酸甲酯)和至少两种有机光致发光材料组成的材料，所述有机光致发光材料的浓度为0.1重量％至2重量％，所述膜设置在光伏电池和透明涂层之间。

20、本发明还涉及一种用于对聚(乙烯-乙酸乙烯酯)基材进行光学掺杂的材料的制备方法，其特征在于，所述材料由聚合物基料和至少两种有机光致发光材料组成，所述有机光致发光材料的浓度为0.1重量％至2重量％。

21、有利的是，所述基料是聚(甲基丙烯酸甲酯)。

技术特征：

1.一种用于对聚合物基材进行光学掺杂的材料，其特征在于，所述材料由聚(甲基丙烯酸甲酯)和至少两种有机光致发光材料形成，所述光致发光材料的浓度接近所述光致发光材料在mma中的溶解度极限，为0.1重量％至2重量％。

2.如权利要求1所述的材料，其特征在于，所述基材是pmma以外的聚合物。

3.如权利要求1所述的材料，其特征在于，所述基材是聚烯烃或聚烯烃共聚物。

4.如权利要求1所述的材料，其特征在于，所述基材是聚(乙烯-乙酸乙烯酯)。

5.如权利要求1至4中任一项所述的材料，其特征在于，所述材料是粉末。

6.如权利要求1至4中任一项所述的材料，其特征在于，所述材料是胶体分散体。

7.如权利要求1所述的材料，其特征在于，所述材料由聚(甲基丙烯酸甲酯)和两种粉末有机光致发光材料的混合物组成。

8.如权利要求1所述的材料，其特征在于，所述材料由至少n种交联的聚(甲基丙烯酸甲酯)的混合物组成，每种交联的聚(甲基丙烯酸甲酯)结合有至少m种有机光致发光材料，m和n为整数，并且m+n≥2。

9.如权利要求1所述的材料，其特征在于，所述材料由至少n种非交联的聚(甲基丙烯酸甲酯)的混合物组成，每种非交联的聚(甲基丙烯酸甲酯)结合有至少m种有机光致发光材料，m和n为整数，并且m+n≥2。

10.如权利要求1所述的材料，其特征在于，颗粒具有30纳米至500纳米的平均截面尺寸。

11.如权利要求1所述的材料，其特征在于，颗粒具有≤150纳米的平均截面尺寸。

12.如权利要求1所述的材料，其特征在于，颗粒具有>150纳米的平均截面尺寸。

13.一种包含掺入聚合物基质中的掺杂剂的光学活性涂料，其特征在于，所述掺杂剂由聚(甲基丙烯酸甲酯)和至少两种有机光致发光材料组成，所述有机光致发光材料的浓度为0.1重量％至2重量％。

14.如权利要求13所述的光学活性涂料，其特征在于，所述聚合物基质是聚丙烯酸类基质。

15.一种包含掺入聚合物基质中的掺杂剂的光学活性可挤出膜，其特征在于，所述掺杂剂由粉末状聚合物和至少两种有机光致发光材料组成，所述有机光致发光材料的浓度为0.1重量％至2重量％，所述掺杂剂浓度为≤5重量％，乙酸乙烯酯/乙烯的比例为4％至20％。

16.一种光学活性温室覆盖物，其特征在于，所述覆盖物由聚(乙烯-乙酸乙烯酯)的挤出膜组成，所述膜掺入了由聚(甲基丙烯酸甲酯)和至少两种有机光致发光材料组成的材料，所述有机光致发光材料的浓度为0.1重量％至2重量％。

17.如前一权利要求所述的光学活性温室覆盖物，其特征在于，所述膜具有数个层，其中至少一个中间层由掺入了以下材料的聚(乙烯-乙酸乙烯酯)组成，所述材料由聚(甲基丙烯酸甲酯)和至少两种有机光致发光材料组成，所述有机光致发光材料的浓度为0.1重量％至2重量％，所述掺杂剂的浓度为≤5重量％，乙酸乙烯酯/乙烯的比例为4％至20％。

18.一种包含光学活性涂层的光伏面板，其特征在于，所述光学活性涂层由聚(乙烯-乙酸乙烯酯)膜组成，所述膜掺入了由粉末状聚(甲基丙烯酸甲酯)和至少两种有机光致发光材料组成的材料，所述有机光致发光材料的浓度为0.1重量％至2重量％，所述膜设置在光伏电池和透明涂层之间。

19.一种用于对聚(乙烯-乙酸乙烯酯)基材进行光学掺杂的材料的制备方法，其特征在于，所述材料由聚合物基料和至少两种有机光致发光材料组成，所述有机光致发光材料的浓度为0.1重量％至2重量％。

20.如前一权利要求所述的用于对基材进行光学掺杂的材料的制备方法，其特征在于，所述基料是聚(甲基丙烯酸甲酯)。

技术总结本发明涉及一种用于对聚合物基材进行光学掺杂的材料。所述材料的特征在于，该材料由聚(甲基丙烯酸甲酯)和至少两种有机光致发光材料的颗粒组成，光致发光材料的浓度接近光致发光材料在MMA中的溶解度极限，为0.1重量％至2重量％。本发明还涉及用此种材料掺杂的膜以及温室覆盖物，采用此种材料的光伏面板，和此种材料的制备方法。技术研发人员：M·普劳佐,S·帕斯卡,S·皮约热,L·方丹,F·佩勒龙,P·格拉维斯受保护的技术使用者：缅因大学技术研发日：技术公布日：2024/11/18