CN108885378A - 电致变色装置的阻燃性 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了包括一种或多种阻燃剂的电致变色装置。
Description
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2016年4月22日提交的美国临时专利申请号62/326,369的优先权利益，并且所述美国临时专利申请出于任何和所有目的以引用的方式全文并入本文。
技术领域
本技术一般涉及电致变色装置和掺入这些装置的仪器领域。更具体地，该技术涉及这些装置的改进的阻燃性。更具体地，该技术涉及电致变色介质和/或密封构件的改进的阻燃性。
发明内容
在一个方面，提供了含有一种或多种阻燃剂的电致变色装置。在一些实施例中，一种或多种阻燃剂中的每一种独立地选自阻燃共溶剂、电致变色介质阻燃添加剂、阻燃凝胶基质材料和密封构件阻燃添加剂。在一些实施例中，电致变色装置含有阻燃共溶剂，所述阻燃共溶剂包括氟化碳酸酯、离子液体或其任何组合。在一些实施例中，氟化碳酸酯包括碳酸2-氟亚乙基酯(FEC)、碳酸双(2,2,2-三氟乙基)酯、碳酸3,3,3-三氟亚丙基酯或其任何组合。在一些实施例中，离子液体包括1-丁基-2,3-二甲基咪唑鎓四氟硼酸酯、4-甲基-1-丁基吡啶鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺或其任何组合。在一些实施例中，电致变色装置含有电致变色介质阻燃添加剂，其包括磷酸酯化合物、环状和聚合磷腈化合物、磷腈碱、氟化酯、氟化醚、氟化电解质盐、或者其中任何两种或更多种的组合。在一些实施例中，电致变色装置含有磷酸酯化合物，其中所述磷酸酯化合物包括磷酸三丁酯、磷酸二苯基辛酯、磷酸三苯酯、磷酸三乙酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三(二甲苯)酯、磷酸三(2-丁氧基乙基)酯、或者其中任何两种或更多种的组合。在一些实施例中，电致变色装置含有环状或聚合磷腈化合物，其中所述环状和聚合磷腈化合物包括2,2,4,4,6,6-六氢-2,2,4,4,6,6-六(对甲苯氧基)三氮杂三磷杂苯、聚(双(苯氧基)膦嗪)、聚(双(乙氧基)磷腈)、聚(双(2,2,2-三氟乙氧基)磷腈)、聚(双(4-(乙氧基羰基))苯氧基)磷腈、或者其中任何两种或更多种的组合。在一些实施例中、电致变色装置含有磷腈碱，其中所述磷腈碱包括叔丁基亚氨基-三(吡咯烷)正膦、叔辛基亚氨基-三(二甲基氨基)正膦或其组合。在一些实施例中，电致变色装置含有氟化酯，其中所述氟化酯包括全氟辛酸甲酯、四氟琥珀酸二甲酯、六氟戊二酸二甲酯、八氟己二酸二甲酯、全氟丁酸乙酯、或者其中任何两种或更多种的组合。在一些实施例中，电致变色装置含有氟化醚，其中所述氟化醚包括1,1,1,2,2,3,3-七氟-3-甲氧基丙烷、乙氧基九氟丁烷、1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-十氟-3-甲氧基-4-(三氟甲基)戊烷或其任何组合。在一些实施例中，电致变色装置含有氟化电解质盐，其中所述氟化电解质盐包括六氟磷酸四乙基铵、六氟磷酸锂、双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺锂、六氟磷酸四丁基铵、四氟硼酸四乙基铵、或者其中任何两种或更多种的组合。在一些实施例中，电致变色装置含有阻燃凝胶基质材料，所述阻燃凝胶基质材料包括用交联剂交联的氟化聚(乙二醇)。在进一步的实施例中，氟化聚(乙二醇)包含1H,1H,8H,8H-全氟-3,6-二氧杂辛烷-1,8-二醇。在一些实施例中，交联剂包括脂族或芳族多异氰酸酯。在一些实施例中，多异氰酸酯包括HDT(六亚甲基二异氰酸酯的三聚体)、p-MDI(聚亚甲基聚苯基异氰酸酯)、TDI(甲苯二异氰酸酯)、MDI(亚甲基二苯基二异氰酸酯)、或者其中任何两种或更多种的组合。在一些实施例中，密封构件阻燃添加剂包括金属氢氧化物、三聚氰胺多磷酸酯、二烷基次膦酸的金属盐、芳族磷酸酯、或者其中任何两种或更多种的组合。在一些实施例中，金属氢氧化物包括氢氧化铝、氢氧化镁或其组合。在一些实施例中，二烷基次膦酸的金属盐包括二乙基次膦酸铝。在一些实施例中，芳族磷酸酯包括磷酸三苯酯、桥接芳族磷酸二苯酯或其组合。在一些实施例中，电致变色装置还含有电致变色介质，所述电致变色介质包括至少一种阴极电活性材料；以及腔室，所述腔室由第一基材的第一导电表面、第二基材的第二导电表面以及将第一基材连接到第二基材的密封构件限定，其中所述电致变色介质设置在腔室内。在进一步的实施例中，电致变色装置还包括至少一种阳极电活性材料。在一些实施例中，电致变色装置包括至少一种溶剂、至少一种交联的凝胶基质或其任何组合。在一些实施例中，密封构件是环氧树脂密封构件。在一些实施例中，一种或多种阻燃剂位于电致变色介质中。在一些实施例中，一种或多种阻燃剂位于环氧树脂密封构件处。在一些实施例中，一种或多种阻燃剂位于密封构件内。在电致变色装置中，阴极电活性材料和阳极电活性材料中的至少一种是电致变色的。
在另一个方面，提供了电致变色飞机透明体，其包含电致变色介质，所述电致变色介质含有至少一种阴极电活性材料和一种或多种阻燃剂；以及腔室，所述腔室由第一基材的第一导电表面、第二基材的第二导电表面以及将第一基材连接到第二基材的密封构件限定，其中所述电致变色介质设置在腔室内。在一些实施例中，电致变色飞机透明体还含有至少一种阳极电活性材料。在一些实施例中，电致变色飞机透明体还含有至少一种溶剂、至少一种交联的凝胶基质或其任何组合。在一些实施例中，密封构件是环氧树脂密封构件。在一些实施例中，一种或多种阻燃剂位于电致变色介质中。在一些实施例中，一种或多种阻燃剂位于环氧树脂密封构件处。在一些实施例中，一种或多种阻燃剂位于密封构件内。
根据下述详细描述、附图和权利要求的考虑，可阐述本技术的另外特征、优点和实施例。此外，应理解，本公开内容的前述发明内容和下述详细描述均为示例性，并且预期提供进一步的解释，而不是进一步限制所请求保护的本公开内容的范围。
附图说明
根据与附图结合的下述详细描述，本公开内容将得到更全面地理解，其中：
图1是根据一个实施例的电致变色装置的横截面示意图。
具体实施方式
下文中描述了多个实施例。应注意，不希望具体实施例是一种穷尽性描述或是对本文论述的较宽方面的限制。结合特定实施例所述的一个方面不必局限于那个实施例，且可以利用任何其它实施例实施。
如本文使用的，“约”将为所属领域的一般技术人员所理解并且将根据其使用背景而在一定程度上延伸。如果使用所属领域的一般技术人员不清楚的术语，那么考虑到其使用背景，“约”将意味着特定术语的至多正10％或负10％。
除非本文中另有说明或与本文有明显抵触，否则在描述元件的上下文中(尤其在以下权利要求书的上下文中)，使用术语“一(a/an)”和“所述”以及类似指代语应解释为涵盖单数和复数。除非本文中另有说明，否则本文中的数值范围的叙述仅旨在充当个别提及属于所述范围的每个单独值的速记方法，且每个单独值并入说明书中，如同其在本文中个别地叙述一般。除非本文中另有说明或另外与上下文抵触，否则本文所述的所有方法可以按任何适合的顺序进行。除非另有说明，否则本文中提供的任何和所有实例或示例性语言(例如“如”)的使用仅旨在更好地说明实施例并且不对权利要求书的范围构成限制。说明书中的言辞均不应解释为表示任何未要求的元件是必不可少的。
电致变色装置可用于广泛多样的应用中，在所述应用中可调制透射或反射的光/热。此类装置包括镜子；飞机透明体；建筑物、家庭或车辆外部的窗户；建筑物的天窗，包括管状滤光器；办公室或房间隔断中的窗户；以及用于摄影装置和光传感器的滤光器。电致变色装置一般在装置内包含一种或多种易燃或可燃组分(例如，溶剂、密封构件)。减轻电致变色装置的易燃性或可燃性、或者甚至易燃性或可燃性的可能性，尤其是在其中可能或确实发生火灾的情况下，将改善与此类电致变色装置的使用相关的安全性关注。
在一个方面，本文提供了与先前描述的电致变色装置相比，具有改进的阻燃性的电致变色装置。本文所述的电致变色装置含有一种或多种阻燃剂。一种或多种阻燃剂可位于电致变色介质内、环氧树脂密封构件内、密封构件内、或者其中任何两种或更多种的组合。在一些实施例中，一种或多种阻燃剂位于电致变色介质内。在一些实施例中，一种或多种阻燃剂位于环氧树脂密封构件处。在进一步的实施例中，一种或多种阻燃剂位于环氧树脂密封构件内。在一些实施例中，一种或多种阻燃剂位于电致变色介质内和环氧树脂密封构件内。
在另一个方面，本文提供了电致变色飞机透明体，其包含电致变色介质，所述电致变色介质含有至少一种阴极电活性材料和一种或多种阻燃剂；以及腔室，所述腔室由第一基材的第一导电表面、第二基材的第二导电表面以及将第一基材连接到第二基材的密封构件限定，其中所述电致变色介质设置在腔室内。
在另一个方面，本文提供了电致变色飞机透明体，其包含电致变色介质，所述电致变色介质含有至少一种阴极电活性材料；以及腔室，所述腔室由第一基材的第一导电表面、第二基材的第二导电表面以及将第一基材连接到第二基材的密封构件限定，其中所述电致变色介质设置在腔室内；并且一种或多种阻燃剂位于电致变色介质内和密封构件处。
在另一个方面，本文提供了电致变色飞机透明体，其包含电致变色介质，所述电致变色介质含有至少一种阴极电活性材料；以及腔室，所述腔室由第一基材的第一导电表面、第二基材的第二导电表面以及将第一基材连接到第二基材的密封构件限定，其中所述电致变色介质设置在腔室内；并且一种或多种阻燃剂位于密封构件处。
在另一个方面，本文提供了电致变色飞机透明体，其包含电致变色介质，所述电致变色介质含有至少一种阴极电活性材料；以及腔室，所述腔室由第一基材的第一导电表面、第二基材的第二导电表面以及将第一基材连接到第二基材的密封构件限定，其中所述电致变色介质设置在腔室内；并且一种或多种阻燃剂位于电致变色介质和密封构件内。
示例性阻燃剂包括但不限于阻燃共溶剂、电致变色介质阻燃添加剂、阻燃凝胶基质材料和密封构件阻燃添加剂。在一些实施例中，一种或多种阻燃剂中的每一种独立地选自阻燃共溶剂、电致变色介质阻燃添加剂、阻燃凝胶基质材料和密封构件阻燃添加剂。在一些实施例中，一种或多种阻燃剂包括阻燃共溶剂。在一些实施例中，一种或多种阻燃剂包括电致变色介质阻燃添加剂。在一些实施例中，一种或多种阻燃剂包括阻燃凝胶基质材料。在一些实施例中，一种或多种阻燃剂包括密封构件阻燃添加剂。
示例性阻燃共溶剂包括但不限于氟化碳酸酯、离子液体或其任何组合。在一些实施例中，氟化碳酸酯包括碳酸2-氟亚乙基酯(FEC)、碳酸双(2,2,2-三氟乙基)酯、碳酸3,3,3-三氟亚丙基酯或其任何组合。在一些实施例中，氟化碳酸酯包括碳酸2-氟亚乙基酯(FEC)。在一些实施例中，氟化碳酸酯包括碳酸双(2,2,2-三氟乙基)酯。在一些实施例中，氟化碳酸酯包括碳酸3,3,3-三氟亚丙基酯。在一些实施例中，离子液体包括1-丁基-2,3-二甲基咪唑鎓四氟硼酸酯、4-甲基-1-丁基吡啶鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺或其任何组合。
示例性电致变色介质阻燃添加剂包括但不限于磷酸酯化合物、环状和聚合磷腈化合物、磷腈碱、氟化酯、氟化醚、氟化电解质盐、或者其中任何两种或更多种的组合。在一些实施例中，电致变色介质阻燃添加剂包括磷酸酯化合物、环状和聚合磷腈化合物、磷腈碱、氟化酯、氟化醚、氟化电解质盐、或者其中任何两种或更多种的组合。
在一些实施例中，电致变色介质阻燃添加剂包括磷酸酯化合物。示例性磷酸酯化合物包括但不限于磷酸三丁酯、磷酸二苯基辛酯、磷酸三苯酯、磷酸三乙酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三(二甲苯)酯、磷酸三(2-丁氧基乙基)酯、或者其中任何两种或更多种的组合。在一些实施例中，磷酸酯化合物包括磷酸三丁酯。在一些实施例中，磷酸酯化合物包括磷酸二苯基辛酯。在一些实施例中，磷酸酯化合物包括磷酸三苯酯。在一些实施例中，磷酸酯化合物包括磷酸三乙酯。在一些实施例中，磷酸酯化合物包括磷酸三甲苯酯。在一些实施例中，磷酸酯化合物包括磷酸三(二甲苯)酯。在一些实施例中，磷酸酯化合物包括磷酸三(2-丁氧基乙基)酯。
在一些实施例中，电致变色介质阻燃添加剂包括环状和聚合磷腈化合物。示例性环状和聚合磷腈化合物可包括但不限于2,2,4,4,6,6-六氢-2,2,4,4,6,6-六(对甲苯氧基)三氮杂三磷杂苯、聚(双(苯氧基)膦嗪)、聚(双(乙氧基)磷腈)、聚(双(2,2,2-三氟乙氧基)磷腈)、聚(双(4-(乙氧基羰基))苯氧基)磷腈、或者其中任何两种或更多种的组合。在一些实施例中，环状和聚合磷腈化合物包括2,2,4,4,6,6-六氢-2,2,4,4,6,6-六(对甲苯氧基)三氮杂三磷杂苯。在一些实施例中，环状和聚合磷腈化合物包括聚(双(苯氧基)膦嗪)。在一些实施例中，环状和聚合磷腈化合物包括聚(双(乙氧基)磷腈)。在一些实施例中，环状和聚合磷腈化合物包括聚(双(2,2,2-三氟乙氧基)磷腈)。在一些实施例中，环状和聚合磷腈化合物包括聚(双(4-(乙氧基羰基))苯氧基)磷腈。
如本文使用的，“2,2,4,4,6,6-六氢-2,2,4,4,6,6-六(对甲苯氧基)三氮杂三磷杂苯”应理解为代表具有下述化学结构的化合物：
在一些实施例中，电致变色介质阻燃添加剂包括磷腈碱。示例性磷腈碱包括但不限于叔丁基亚氨基-三(吡咯烷)正膦、叔辛基亚氨基-三(二甲基氨基)正膦或其组合。在一些实施例中，磷腈碱包括叔丁基亚氨基-三(吡咯烷)正膦。在一些实施例中，磷腈碱包括叔辛基亚氨基-三(二甲基氨基)正膦。
在一些实施例中，电致变色介质阻燃添加剂包括氟化酯。示例性氟化酯包括但不限于全氟辛酸甲酯、四氟琥珀酸二甲酯、六氟戊二酸二甲酯、八氟己二酸二甲酯、全氟丁酸乙酯、或者其中任何两种或更多种的组合。在一些实施例中，氟化酯包括全氟辛酸甲酯。在一些实施例中，氟化酯包括四氟琥珀酸二甲酯。在一些实施例中，氟化酯包括六氟戊二酸二甲酯。在一些实施例中，氟化酯包括八氟己二酸二甲酯。在一些实施例中，氟化酯包括全氟丁酸乙酯。
在一些实施例中，电致变色介质阻燃添加剂包括氟化醚。示例性氟化醚包括但不限于1,1,1,2,2,3,3-七氟-3-甲氧基丙烷、乙氧基九氟丁烷、1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-十氟-3-甲氧基-4-(三氟甲基)戊烷或其任何组合。在一些实施例中，氟化醚包括1,1,1,2,2,3,3-七氟-3-甲氧基丙烷。在一些实施例中，氟化醚包括1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-十氟-3-甲氧基-4-(三氟甲基)戊烷。在一些实施例中，氟化醚包括乙氧基九氟丁烷。
在一些实施例中，电致变色介质阻燃添加剂包括氟化电解质盐。示例性氟化电解质盐包括但不限于六氟磷酸四乙基铵、六氟磷酸锂、双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺锂、六氟磷酸四丁基铵、四氟硼酸四乙基铵、或者其中任何两种或更多种的组合。在一些实施例中，氟化电解质盐包括六氟磷酸四乙基铵。在一些实施例中，氟化电解质盐包括六氟磷酸锂。在一些实施例中，氟化电解质盐包括双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺锂。在一些实施例中，氟化电解质盐包括六氟磷酸四丁基铵。在一些实施例中，氟化电解质盐包括四氟硼酸四乙基铵。
示例性阻燃凝胶基质材料包括但不限于用交联剂交联的氟化聚(乙二醇)。在进一步的实施例中，氟化聚(乙二醇)包括1H,1H,8H,8H-全氟-3,6-二氧杂辛烷-1,8-二醇。在一些实施例中，交联剂包括脂族或芳族多异氰酸酯。在一些实施例中，多异氰酸酯包括HDT(六亚甲基二异氰酸酯的三聚体)、亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚亚甲基聚苯基异氰酸酯(p-MDI)、或者其中任何两种或更多种的组合。代表性HDT包括TOLONATETM HDT和 HI 100。在一些实施例中，多异氰酸酯是HDT。在一些实施例中，多异氰酸酯是p-MDI。在一些实施例中，多异氰酸酯是TDI。在一些实施例中，多异氰酸酯是MDI。
示例性密封构件阻燃添加剂材料包括但不限于金属氢氧化物、三聚氰胺多磷酸酯、二烷基次膦酸的金属盐、芳族磷酸酯、或者其中任何两种或更多种的组合。在一些实施例中，金属氢氧化物包括单独使用或与其它阻燃剂组合使用的氢氧化铝和氢氧化镁。在一些实施例中，可从BASF获得的三聚氰胺多磷酸酯如Melapur 200单独使用或者与一种或多种其它阻燃剂组合使用。示例性二烷基次膦酸的金属盐包括但不限于二乙基次膦酸铝，例如可从Clariant获得的Exolit OP 930/935/1230。在一些实施例中，二乙基次膦酸铝单独使用或者与一种或多种其它阻燃剂组合使用。示例性芳族磷酸酯包括但不限于磷酸三苯酯和桥接芳族磷酸二苯酯，例如间苯二酚双(磷酸二苯酯)(RDP)、双酚A双(磷酸二苯酯)(BDP)和间苯二酚双(磷酸二甲苯酯)RDX。阻燃剂芳族磷酸酯的另一个例子是9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲10-氧化物(DOPO)、以及通过使DOPO与环氧树脂预反应制备的基于DOPO的添加剂。在一些实施例中，芳族、桥接芳族或基于DOPO的磷酸酯单独使用或者与一种或多种其它阻燃剂组合使用。
阻燃剂可以约0.5重量％至约80重量％的量存在于电致变色介质中。在一些实施例中，阻燃剂以约20重量％至约50重量％的量存在于电致变色介质中。
阻燃剂可以约0.5重量％至约20重量％的量存在于密封构件中。在一些实施例中，阻燃剂以约5重量％至约15重量％的量存在于密封构件中。在一些实施例中，阻燃剂以约5重量％至约10重量％的量存在于密封构件中。
仅出于示例性目的，示例性电致变色装置100可包括窗户、飞机透明体、镜子、显示装置等等。应理解，在附图自始至终可用相同的参考标记来标识本文提及的相同或类似的元件和/或部件和/或方法。在一些实施例中，电致变色装置是电致变色窗或电致变色镜。在一些实施例中，该装置是交通工具内部电致变色镜。在一些实施例中，该装置是可变透射电致变色窗。在一些实施例中，该装置是飞机窗户系统。电致变色装置的其它应用包括用于手表、计算器和计算机显示屏的屏幕；眼部佩戴物(eye wear)例如眼镜和太阳镜；可切换镜、遮阳板；汽车、建筑、飞机、航海和航天器窗户；信息显示板和数字广告牌等等。还应理解，图1仅仅是电致变色装置100的示意图。像这样，为了图示清晰，一些组件已从其实际比例扭曲。实际上，考虑使用许多其它电致变色装置配置，包括但不限于美国专利号号5,818,625；6,597,489；和6,700,692中公开的那些；所述专利全部在此以引用的方式全文并入本文，包括其中并入的所有参考文献。
在该装置中，第一基材112可由多种材料中的任一种制成，所述材料在电磁波谱的可见区中是透明的或基本上透明的，例如硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、天然和合成聚合物树脂、塑料、陶瓷和/或复合材料，包括聚酯(如PET)、聚酰亚胺(PI)、聚碳酸酯、聚砜、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、聚酰胺、环烯烃聚合物(COP)和丙烯酸酯聚合物、以及其是从Summit,N.J的Ticona商购可得的环烯烃共聚物(COC)。在一些实施例中，第一基材112可由厚度范围为约0.10毫米(mm)至大约12.7mm的玻璃片制成。这可包括厚度为大约0.50mm至大约1.50mm、大约0.65mm至大约1.00mm、或大约0.75mm至大约1.00mm。当然，基材的厚度在很大程度上取决于电致变色装置的特定应用。虽然仅出于说明的目的，已公开了特定的基材材料，但应理解，同样考虑使用许多其它基材材料，其显示出适当的物理性质例如强度，以便能够在预期使用的条件下有效地操作。实际上，在正常操作期间，电致变色装置可暴露于极端温度变化以及主要由太阳发出的大量UV辐射。还应理解，第一基材112、第二基材114或第一基材和第二基材两者可包括UV吸收层和/或包含UV吸收材料，以帮助保护基材和/或电致变色介质免受UV伤害。
第二基材114可由与第一基材112的材料类似的材料制造。然而，如果电致变色装置是镜子，或电致变色装置包括镜面，则取决于掺入镜子的表面，基材可为透明的或可为不透明的。例如，当远端表面是镜面时，基材可为透明的，并且当近端表面被镜像时，基材可为不透明的。相应地，用作第二基材114的材料可包括聚合物、金属、玻璃和陶瓷。第二基材114可由厚度范围为约0.10mm至大约12.7mm的玻璃片或塑料片制成。这可包括厚度为大约0.50mm至大约1.50mm、大约0.65mm至大约1.00mm、或大约0.75mm至大约1.00mm。如果第一基材和第二基材112和114分别由玻璃片制成，则在用导电材料层涂布之前或之后，可任选地对玻璃进行回火、热强化、化学强化和/或层压(118和120)。
一层或多层导电材料118与第一基材112的后表面112B结合。这些层充当电致变色装置的电极。导电材料118期望地是这样的材料：其(a)在电磁波谱的可见区中是基本上透明的；(b)与第一基材112合理地良好粘结；(c)当与密封构件结合时，维持该粘结；(d)一般耐受电致变色装置或大气中所含材料的腐蚀；且(e)显示出最低限度的漫反射或镜面反射以及足够的电导。考虑导电材料118可由以下制成：氟掺杂的氧化锡(FTO)(例如TEC玻璃，其从Toledo,Ohio的Libbey Owens-Ford-Co.商购可得)、铟/氧化锡(ITO)、掺杂的氧化锌、氧化铟锌、金属氧化物/Ag/金属氧化物、或本领域普通技术人员已知的其它材料。
由与第一基材112的后表面112B结合的材料相同或不同的材料制成的一层或多层导电材料120可与第二基材114的前表面114A结合，并且它可通过边缘密封件122与导电材料118可操作地粘结。如图1中可见的，一旦粘结，边缘密封件122、任选的塞子126、以及导电材料118和120的并置部分作用于大致限定腔室116的内周几何形状。可利用在美国专利号7,372,611中公开的边缘密封技术。在一些实施例中，该装置含有环氧树脂密封构件(未示出)。
导电材料120可根据电致变色装置的预期用途而变化。如果电致变色装置是镜子，则材料可包括类似于导电材料118的透明导电涂层(在这种情况下，反射器与第二基材114的后表面114B结合)。可替代地，导电材料120可包括一层反射材料，如美国专利号5,818,625所示。在这种情况下，导电材料120与第二基材114的前表面114A结合。用于这类反射器的典型涂层包括铬、铑、钌、银、银合金及其组合。
在一些实施例中，基材112和114的内表面之间的单元间隔为大约10微米(μm)至大约750μm。这包括其中单元间隔为大约20μm至大约600μm的情况。应理解，单元间隔的厚度在很大程度上取决于电致变色装置的特定应用。
在一些实施例中，第一基材和第二基材具有小于700μm的单元距离。在另一个实施例中，第一基材和第二基材具有约150μm至约700μm、约200μm至约600μm、约250μm至约500μm、或这些值中的任何两个之间的范围(包括端点)的单元距离。在另一个实施例中，第一基材和第二基材具有约700μm、650μm、600μm、550μm、500μm、450μm、400μm、350μm、300μm、275μm、250μm、225μm、200μm、175μm、150μm、或这些值中的任何两个之间的范围(包括端点)的单元距离。在另一个实施例中，第一基材和第二基材具有约400μm的单元距离。
在一个实施例中，电致变色装置100在无动力时，或者换言之，在不存在施加的电位的情况下，具有高透射率。相反，当电致变色装置经受施加的电位时，它可具有低透射率。换言之，无动力，电致变色装置允许光通过，而在低透射率状态下，光被吸收。透射或吸收的光量取决于所用基材的类型、施加的电位和电致变色介质的性质。
密封构件122可包括能够粘附地粘结到导电材料118和120形成腔室116的任何材料，使得电致变色介质124不会无意中从腔室泄漏和/或暴露于大气(在某些实施例中，与塞子和填充端口合作)。如图1中的虚线所示，还考虑密封构件一直延伸到它们各自基材的后表面112B和前表面114A。在此类实施例中，当放置密封构件122时，可部分地去除导电材料层118和120。如果导电材料118和120不与它们各自的基材结合，则密封构件122优选与基材112和114良好地粘结，所述基材可由玻璃构成。应理解，密封构件122可由许多材料中的任何一种制成，包括例如美国专利号4,297,401；4,418,102；4,695,490；5,596,023；5,596,024；6,157,480；和6,714,334中公开的那些材料。
出于本公开内容的目的，并且如本文下文将更详细解释的，电致变色介质124通常包括至少一种溶剂、至少一种阳极材料和至少一种阴极材料。通常，阳极材料和阴极材料两者均为电活性的，并且其中至少一种是电致变色的。应理解，不论其通常含义如何，术语“电活性”在本文中被定义为在暴露于特定电位差时，经历其氧化状态中的修饰的材料。另外，应理解，不论其通常含义如何，术语“电致变色”在本文中被定义为在暴露于特定电位差时，在一个或多个波长处显示出其消光系数中的变化的材料。
在一些实施例中，电致变色介质中的阳极材料和/或阴极材料浓度可为约1毫摩尔(mM)至约500mM。在一些实施例中，电致变色介质中的阳极材料和/或阴极材料浓度可为约2mM至约100mM。虽然已提供了阳极材料和阴极材料的特定浓度，但应理解，所需浓度可取决于含有电致变色介质124的腔室的几何构型而极大地变化。
在一些实施例中，至少一种阳极电活性材料具有至少5mM的浓度。在一些实施例中，至少一种阳极电活性材料具有约2mM至约100mM、约5mM至约75mM、约7mM至约50mM、或这些值中的任何两个之间的范围(包括端点)的浓度。在一些实施例中，至少一种阳极电活性材料具有约5mM至约7mM的浓度。在一些实施例中，第二阳极电活性材料具有约40mM至约50mM的浓度。
在一些实施例中，至少一种阴极电活性材料具有至少50mM的浓度。在一些实施例中，至少一种阴极电活性材料具有约50mM至约100mM、约60至约90mM、约70mM至约80mM、或这些值中的任何两个之间的范围(包括端点)的浓度。
电致变色介质可包括单层材料，其可包括小的非均匀区域并且包括溶液相装置，其中材料可包含在离子导电电解质的溶液中，当电化学氧化或还原时，所述材料保持在电解质中的溶液中。溶液相电活性材料可包含在凝胶介质的连续溶液相中，如美国专利号5,928,572和6,635,194以及国际专利申请系列号PCT/US98/05570中所示，所述专利在此以引用的方式全文并入本文。
可组合多于一种阳极材料和/或多于一种阴极材料，以给出预选的颜色，如美国专利号5,998,617；6,020,987；6,037,471；和6,141,137中所述。阳极材料和阴极材料也可通过桥接单元组合或连接，如美国专利号6,241,916或美国专利公开号2002/0015214中所述。电致变色材料还可包括如美国专利号6,193,912中所述的近红外线(NIR)吸收化合物。还能够通过类似的方法连接阳极材料或阴极材料。阳极电致变色材料和阴极电致变色材料还可包括如美国专利号6,249,369中所述的偶联材料。可如美国专利号6,137,620中所教导的选择电致变色材料的浓度。另外，单层、单相介质可以包括其中阳极和阴极材料并入聚合物基质中的介质，如国际专利申请第PCT/EP98/03862号和第PCT/US98/05570号中所述。
电致变色介质可具有分层结构，所述分层结构包括直接粘附到导电电极或者与其紧邻限制的材料，当电化学氧化或还原时，所述材料保持粘附或被限制。可替代地，电致变色介质中的一种或多种材料可在装置操作期间经历相变。例如，当电化学氧化或还原时，包含在离子导电电解质中的溶液中的材料在导电电极上形成层。
另外，电致变色介质124可包括其它材料，例如光吸收剂、光稳定剂、热稳定剂、抗氧化剂、增稠剂、粘度调节剂、色度提供剂(tint providing agent)、氧化还原缓冲剂及其混合物。合适的氧化还原缓冲剂尤其包括美国专利号6,188,505中公开的那些。合适的UV稳定剂可包括但不限于2-乙基-2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸酯( N-35或910)、(2-乙基己基)-2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸酯( N-539)、2-(2′-羟基-4'-甲基苯基)苯并三唑( P)、3-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-5-(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]丙酸戊酯(经由常规水解随后为常规酯化，由213制备；下文称为“Tinuvin PE”)；2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮( UV 9)和2-乙基-2'-乙氧基苯胺( VSU)。在一些实施例中，电致变色介质124含有至少一种交联的凝胶基质。在一些实施例中，电致变色介质124含有至少一种交联的凝胶基质和至少一种溶剂。
示例性阳极材料可包括但不限于二茂铁、取代的二茂铁、吩嗪、取代的吩嗪、吩噻嗪、取代的吩噻嗪包括取代的二噻嗪、噻蒽和取代的噻蒽。阳极材料的例子可包括二叔丁基二乙基二茂铁、5,10-二甲基-5,10-二氢吩嗪(DMP)、3,7,10-三甲基吩噻嗪、2,3,7,8-四甲氧基-噻蒽、10-甲基吩噻嗪、四甲基吩嗪(TMP)、双(丁基三乙基铵)-对-甲氧基三苯基噻嗪(TPDT)、聚合物膜(如聚苯胺、聚噻吩和聚合物茂金属)、固体过渡金属氧化物(包括但不限于钒、镍、铱的氧化物)以及许多杂环化合物。应理解，考虑使用许多其它阳极材料，包括美国专利号4,902,108；6,188,505；和6,710,906中公开的那些。
阴极材料可包括但不限于紫精和二茂铁(ferrocinium)盐。示例性紫精包括但不限于甲基紫精四氟硼酸酯、辛基紫精四氟硼酸酯(辛基紫精)和苄基紫精四氟硼酸酯。示例性二茂铁盐包括但不限于(6-(三叔丁基二茂铁)己基)三乙基铵四氟硼酸酯(TTBFc+)。另外的示例性阴极材料包括但不限于美国专利号7,046,418；7,855,821；4,902,108；6,188,505；和6,710,906中公开的化合物。在一些实施例中，阴极材料包含紫精。在一些实施例中，阴极材料包含二茂铁盐。此外，考虑阴极材料可包括聚合物膜，例如各种取代的聚噻吩、聚合物紫精、无机膜或固体过渡金属氧化物，包括但不限于氧化钨。
用于电致变色介质中的示例性溶剂可包括但不限于3-甲基环丁砜、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、四乙二醇二甲醚和其它聚醚；乙醇如乙氧基乙醇；腈类如乙腈、戊二腈、3-羟基丙腈和2-甲基戊二腈；酮类包括2-乙酰基丁内酯和环戊酮；环酯包括β-丙内酯、γ-丁内酯和γ-戊内酯；碳酸亚丙基酯(PC)、碳酸亚乙基酯；及其同质混合物。虽然在谈到电致变色介质时公开了具体的溶剂，但是，熟悉本领域的技术人员在了解本发明后同样可以设想使用其它许多溶剂。
虽然已经说明且描述了某些实施例，但应了解，可以根据所属领域中的一般技术在其中进行变更和润饰，而这些变更和润饰不偏离如以下权利要求书中所限定的技术的较宽方面。
本文示例性描述的实施例可以适当地在本文未专门公开的任何一个或多个元件、一个或多个局限不存在的情况下实施。因此，举例来说，应广泛地而非限制性地阅读术语“包含(comprising)”、“包括(including)”、“含有(containing)”等。另外，本文所用的术语和表述是为了描述而非限制而使用，且在使用这类术语和表述时不希望排除所示和所述的任何等效特征或其一部分，而是应认识到在所要求的技术范围内可以进行各种润饰。另外，短语“主要由…组成”将理解为包括具体叙述的那些元件和对所要求的技术的基本和新颖特征无实质影响的那些额外元件。短语“由……组成”不包括未指定的任何元件。
本公开内容不限于本申请中所述的特定实例。如所属领域的技术人员将显而易见，可以进行多处润饰和变更，而这些润饰和变更不偏离其精神和范围。除本文中所列举的那些之外，所属领域的技术人员根据前文描述将显而易知本发明范围内的功能等效方法和组合物。这类润饰和变更旨在属于所附权利要求书的范围内。本公开内容仅由所附权利要求书以及此权利要求书所授权的等效物的完整范围来限定。应了解本发明不限于特定装置、方法、试剂、化合物或组合物，这些当然可以改变。还应了解，本文中所用的术语仅仅是为了描述特定实施例且而非限制的目的。
另外，当根据马库什群组(Markush groups)描述本公开内容的特征或方面时，所属领域的技术人员应认识到本公开内容也由此根据马库什群组中的任何个别成员或子组成员描述。
如所属领域的技术人员将了解，出于任何和所有目的，特别是就提供书面说明来说，本文所公开的所有范围还涵盖任何和所有可能的子范围和其子范围组合。任何列举的范围可以容易认知为充分描述且允许将相同范围分解为至少相等的二分之一、三分之一、四分之一、五分之一、十分之一等。作为非限制性实例，本文中论述的每个范围可容易分解为下三分之一、中三分之一和上三分之一等。所属领域的技术人员还将了解，所有言辞，例如“至多”、“至少”、“大于”、“小于”和其类似言辞都包括所列举的数字并且指可以随后如上文所论述而分解为子范围的范围。最后，如所属领域的技术人员将了解，范围包括每一个别成员。
本说明书中所提到的所有公开、专利申请、授权专利以及其它文献都通过引用并入本文中，如同每个个别公开、专利申请、授权专利或其它文献经具体地且个别地指出以全文引用的方式并入本文中那样。就与本公开内容中的定义相抵触来说，不包括以引用方式并入的文本中所含的定义。
其它实施例阐述于以下权利要求书内。
Claims (33)
1.一种电致变色装置，其包含一种或多种阻燃剂。
2.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述一种或多种阻燃剂中的每一种独立地选自阻燃共溶剂、电致变色介质阻燃添加剂、阻燃凝胶基质材料和密封构件阻燃添加剂。
3.根据权利要求2所述的电致变色装置，其包含阻燃共溶剂，所述阻燃共溶剂包含氟化碳酸酯、离子液体、或者其中任何两种或更多种的组合。
4.根据权利要求3所述的电致变色装置，其中所述氟化碳酸酯包含碳酸2-氟亚乙基酯(FEC)、碳酸双(2,2,2-三氟乙基)酯、碳酸3,3,3-三氟亚丙基酯、或者其中任何两种或更多种的组合。
5.根据权利要求3所述的电致变色装置，其中所述离子液体包含1-丁基-2,3-二甲基咪唑鎓四氟硼酸酯、4-甲基-1-丁基吡啶鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、或者其中任何两种或更多种的组合。
6.根据权利要求2所述的电致变色装置，其包含电致变色介质阻燃添加剂，所述电致变色介质阻燃添加剂包含磷酸酯化合物、环状和聚合磷腈化合物、磷腈碱、氟化酯、氟化醚、氟化电解质盐、或者其中任何两种或更多种的组合。
7.根据权利要求6所述的电致变色装置，其包含磷酸酯化合物，其中所述磷酸酯化合物包含磷酸三丁酯、磷酸二苯基辛酯、磷酸三苯酯、磷酸三乙酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三(二甲苯)酯、磷酸三(2-丁氧基乙基)酯、或者其中任何两种或更多种的组合。
8.根据权利要求6所述的电致变色装置，其包含环状或聚合磷腈化合物，其中所述环状和聚合磷腈化合物包含2,2,4,4,6,6-六氢-2,2,4,4,6,6-六(对甲苯氧基)三氮杂三磷杂苯、聚(双(苯氧基)膦嗪)、聚(双(乙氧基)磷腈)、聚(双(2,2,2-三氟乙氧基)磷腈)、聚(双(4-(乙氧基羰基))苯氧基)磷腈、或者其中任何两种或更多种的组合。
9.根据权利要求6所述的电致变色装置，其包含磷腈碱，其中所述磷腈碱包含叔丁基亚氨基-三(吡咯烷)正膦、叔辛基亚氨基-三(二甲基氨基)正膦、或者其中任何两种或更多种的组合。
10.根据权利要求6所述的电致变色装置，其包含氟化酯，其中所述氟化酯包含全氟辛酸甲酯、四氟琥珀酸二甲酯、六氟戊二酸二甲酯、八氟己二酸二甲酯、全氟丁酸乙酯、或者其中任何两种或更多种的组合。
11.根据权利要求6所述的电致变色装置，其包含氟化醚，其中所述氟化醚包含1,1,1,2,2,3,3-七氟-3-甲氧基丙烷、乙氧基九氟丁烷、1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-十氟-3-甲氧基-4-(三氟甲基)戊烷、或者其中任何两种或多种的组合。
12.根据权利要求6所述的电致变色装置，其包含氟化电解质盐，其中所述氟化电解质盐包含六氟磷酸四乙基铵、六氟磷酸锂、双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺锂、六氟磷酸四丁基铵、四氟硼酸四乙基铵、或者其中任何两种或更多种的组合。
13.根据权利要求2所述的电致变色装置，其包含阻燃凝胶基质材料，所述阻燃凝胶基质材料包含用交联剂交联的氟化聚(乙二醇)。
14.根据权利要求13所述的电致变色装置，其中所述氟化聚(乙二醇)包含1H,1H,8H,8H-全氟-3,6-二氧杂辛烷-1,8-二醇。
15.根据权利要求13或14所述的电致变色装置，其中所述交联剂包含脂族或芳族多异氰酸酯。
16.根据权利要求15所述的电致变色装置，其中所述多异氰酸酯包含HDT(六亚甲基二异氰酸酯的三聚体)、聚亚甲基聚苯基异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、亚甲基二苯基二异氰酸酯、或者其中任何两种或更多种的组合。
17.根据权利要求2所述的电致变色装置，其包含密封构件阻燃添加剂，所述密封构件阻燃添加剂包含金属氢氧化物、三聚氰胺多磷酸酯、二烷基次膦酸的金属盐、芳族磷酸酯、或者其中任何两种或更多种的组合。
18.根据权利要求17所述的电致变色装置，其中所述金属氢氧化物包括氢氧化铝、氢氧化镁或其组合。
19.根据权利要求17所述的电致变色装置，其中所述二烷基次膦酸的金属盐包含二乙基次膦酸铝。
20.根据权利要求17所述的电致变色装置，其中所述芳族磷酸酯包括磷酸三苯酯、桥接芳族磷酸二苯酯或其组合。
21.根据权利要求1-20中任一项所述的电致变色装置，其还包括：
电致变色介质，所述电致变色介质包含至少一种阴极电活性材料；和
腔室，所述腔室由第一基材的第一导电表面、第二基材的第二导电表面以及将第一基材连接到第二基材的密封构件限定，
其中所述电致变色介质设置在所述腔室内。
22.根据权利要求21所述的电致变色装置，其还包含至少一种阳极电活性材料。
23.根据权利要求21或权利要求22所述的电致变色装置，其还包含至少一种溶剂、至少一种交联的凝胶基质、或者其中任何两种或更多种的组合。
24.根据权利要求21-23中任一项所述的电致变色装置，其中一种或多种阻燃剂位于所述电致变色介质中。
25.根据权利要求21-24中任一项所述的电致变色装置，其中所述密封构件是环氧树脂密封构件。
26.根据权利要求25所述的电致变色装置，其中一种或多种阻燃剂位于所述环氧树脂密封构件处。
27.一种电致变色飞机透明体，其包括：
电致变色介质，所述电致变色介质包含至少一种阴极电活性材料和一种或多种阻燃剂；和
腔室，所述腔室由第一基材的第一导电表面、第二基材的第二导电表面以及将第一基材连接到第二基材的密封构件限定，
其中所述电致变色介质设置在所述腔室内。
28.根据权利要求27所述的电致变色飞机透明体，其还包含至少一种阳极电活性材料。
29.根据权利要求27或权利要求28所述的电致变色飞机透明体，其还包含至少一种溶剂、至少一种交联的凝胶基质、或者其中任何两种或更多种的组合。
30.根据权利要求27-29中任一项所述的电致变色飞机透明体，其中一种或多种阻燃剂位于所述电致变色介质中。
31.根据权利要求27-30中任一项所述的电致变色飞机透明体，其中所述密封构件是环氧树脂密封构件。
32.根据权利要求31所述的电致变色飞机透明体，其中一种或多种阻燃剂位于所述环氧树脂密封构件处。
33.根据权利要求31所述的电致变色飞机透明体，其中一种或多种阻燃剂位于所述环氧树脂密封构件内。
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