[发明专利]新型电致变色共聚物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种电致变色共聚物及其制备方法和应用，这些电致变色聚合物可以应用于电致变色器件中。

背景技术

电致变色材料是指在外加电场作用下，材料的光学性质(包括透射率、吸收率和发射率等)在可见光波长范围内具备可逆变换，宏观表现为材料的颜色随外加电场作用发生可逆转换。电致变色材料按种类分为无机和有机电致变色材料，后者又可分为有机小分子和导电聚合物电致变色材料。导电聚合物电致变色具有种类繁多、颜色变化明显、加工性能好等特点，因此在电致变色器件相关领域拥有广阔的应用前景，比如智能窗、移动电致变色屏、军事伪装服等。

目前研究较多的电致变色导电聚合物材料主要包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚咔唑以及相应的衍生物等。聚噻吩体系中，作为电致变色材料研究较为集中的是聚3，4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)以及它的衍生物。在掺杂态下，PEDOT具有良好的导电性、电化学稳定性以及优异的光电性能，而且呈现淡蓝色。当PEDOT电化学还原之后得到的则是深蓝色的脱掺杂态。电致变色材料要求具有尽量丰富的色彩变化，除了选用和开发不同种类的导电聚合物单体外，往往还通过络合、功能掺杂、共混、复合以及共聚等方法来实现。其中共聚改性的方法可以弥补电致变色均聚物各自的不足，获得许多新颖的电致变色材料，已被广泛的应用于制备电致变色材料当中(李新贵，夏宇，黄美荣.导电高分子的电致变色性及其在智能窗上的应用.材料的开发与应用2004，19(2)：31-35.)。等发现将EDOT与吡咯进行共聚可以得到一类电致变色响应极快的新型材料(O.，JohanssonT.，Ghosh S.Phase Engineering for Enhanced Electrochromism inConjugated Polymers.Electrochimica Acta 2001，46(13)：2031-2034.)。Pozo-Gonzalo C.等人将吡咯和噻吩或者噻吩衍生物预先采用化学法合成二聚物，而后将这些二聚物作为聚合单体采用电化学方法制备得到了一系列显示多色彩变换的电致变色导电聚合物(Pozo-Gonzalo C.，Salsamendi M.，Pomposo J.A.，Grande H.J.，Schmidt E.Y.，Rusakov Y.Y.，Trofimov B.A.Influence of the introduction of short alkyl chains inpoly(2-(2-thienyl)-1H-pyrrole)on its electrochromic behavior.Macromolecules 2008，41(19)：6886-6894.)。当前电致变色聚合物研究的主要问题之一是如何保证材料的稳定性的同时，赋予材料更加丰富色彩的变换。另外，由于反离子必须扩散到聚合物层中或从聚合物层中扩散出来，以保持电荷平衡，这个过程会使电致变色聚合物的变色响应时间受到限制。基于上述两个问题考虑本发明提出了两类新型电致变色聚合物体系，尤其是两类共聚物体系不仅拥有良好的电化学稳定性，而且具有红绿蓝三原色电致变色能力。

一般来说，电致变色聚合物的通常的制备方法有化学聚合和电化学聚合方法。

电化学聚合是指将电活性聚合单体应用电化学方法在工作电极上进行的聚合反应。相比于化学聚合法制备电致变色聚合物，电化学方法具有制备简单，聚合物膜厚可控，工艺环保等优点。

发明内容

本发明要解决的首要技术问题在于提供一种电致变色共聚物，该电致变色共聚物显示红绿蓝三原色，可以可逆地氧化还原产生变色现象，变色响应时间短，电化学稳定性好。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种电致变色共聚物，是以结构如式I所示的化合物或者结构如式II所示的化合物与3，4-乙烯二氧噻吩作为共聚单体，通过电化学氧化聚合方法制得；其中结构如式I所示的化合物与3，4-乙烯二氧噻吩的投料摩尔比10∶90～90∶10，结构如式II所示的化合物与3，4-乙烯二氧噻吩的投料摩尔比为20∶80～80∶20；

进一步，结构如式I所示的化合物与3，4-乙烯二氧噻吩的投料摩尔比优选为40∶60～60∶40。结构如式II所示的化合物与3，4-乙烯二氧噻吩的投料摩尔比优选为40∶60～60∶40。

本发明制得的电致变色共聚物，聚合度为6～30，优选6～20。本发明所述的聚合度为电致变色共聚物分子中含有的参与共聚反应的共聚单体数量。