[发明专利]以二苯并噻吩或二苯并呋喃为中心结构的电致变色聚合物

说明书

技术领域

本发明涉及导电高分子电致变色材料领域，尤其是涉及一种以二苯并噻吩或二苯并呋喃为中心结构的电致变色聚合物及其制备方法。

背景技术

电致变色即电致变色材料在交替的高、低或正、负外电场作用下通过注入或抽取电荷发生氧化还原反应，从而在低透过率的着色态和高透过率的消色态之间发生可逆变化的特殊现象；外观上表现为颜色及透明度的可逆变化，在电致变色窗、电致变色显示等领域有广阔的应用前景。

电致变色材料分为无机电致变色材料和有机电致变色材料；无机电致变色材料的典型代表是三氧化钨，目前，以WO₃为功能材料的电致变色器件已经产业化；有机电致变色材料主要有聚噻吩类及其衍生物、紫罗精类、四硫富瓦烯、金属酞菁类化合物等，以紫罗精类为功能材料的电致变色材料已经得到实际应用；相对于以过渡金属氧化物为代表的无机电致变色材料，有机电致变色材料如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、紫精等具有色彩丰富、响应时间短、着色率高、容易进行分子设计等优点，因而更加受到研究者的青睐。

近年来二苯并五元环化合物，芴、咔唑及其衍生物开始进入到研究者的视野，2012年聂广明等研究EDOT封端的芴聚合物材料，并应用到电致变色器件，响应时间提高到0.5s，着色效率为784cm²·C^-1；2014年P.Dataa等系统研究了咔唑衍生物连接EDOT、噻吩、连二噻吩三种聚合物材料，并系统研究电化学和电致变色性能，着色效率达到200cm²·C^-1以上，可以达到实际应用。

作为二苯并五元环化合物的组成部分，二苯并噻吩(DBT)或二苯并呋喃(DBF)一直没有被发掘其在电致变色方面的应用，DBT是石油加氢脱硫研究中重要的模型化合物，又是很重要的有机合成中间体，用于合成杀虫剂、医药、生物产品和硫靛染料等，DBF和DBT还是溴系阻聚剂的原材料，具有比较高的实际应用价值。理论上PDBT和PDBF由于具有较大的共轭平面结构，能够提高分子链的共平面性使聚合物在固体膜中形成分子间π-π*堆积，有利于拓宽材料的吸收光谱，提高材料的载流子迁移率，因此在光电材料中拥有很大的应用潜力。聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT)是最稳定的导电聚合物之一，自这种材料被合成至今，因其具有优异的环境稳定性、高电导率(>10²S/cm)以及较高的可见光透过率(>80％)，引起了人们的广泛关注，随后被广泛应用在可再充电电池，电致变色显示装置，有机发光二极管，超级电容器，抗静电涂料，腐蚀抑制剂，印刷电路智能窗，微波吸收材料，化学/生物传感器等领域。

因此，若将二苯并噻吩或二苯并呋喃连接上典型供体(如EDOT、噻吩、噻吩衍生物、吡咯等)制备新型聚合前驱体，聚合前驱体通过电化学方法将其聚合制备相应聚合物，则生成的导电高分子将具有良好的电学性能或光学性能，以及其他一些优良的性质，这些材料除了合成方便、成本低廉、稳定性好等特点外，由于其部分可溶解在一般的有机溶剂中，因此可加工性相对较好，是一系列优秀的电致变色材料。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种以二苯并噻吩或二苯并呋喃为中心结构的电致变色聚合物。本发明聚合物在保留二苯并噻吩或二苯并呋喃热、电稳定性以及荧光性能的同时，在电致变色方面还具有明显的颜色变化以及较高的着色效率。

本发明的技术方案如下：

以二苯并噻吩或二苯并呋喃为中心结构的新型电致变色聚合物，聚合物的分子结构为如下结构通式中的任何一种：

其中，X为S或O；

Y为S、O、Se、NH中的一种；

R为氢基、烷基或烷氧基；

A、B分别为S、O、Se中的一种，A和B可以相同，也可以不同；

n为1、2或3。

所述聚合物P1中，X为S，Y为S、O或Se，R为氢基或C₁-C₁₂的烷基。

所述聚合物P1中，X为O，Y为S、O或Se，R为C₁-C₁₂的烷基。

所述聚合物P2中，X为S，A、B分别为O、S、Se中的一种，A和B可以相同，也可以不同，n为1、2或3，R为C₁-C₁₂的烷基。

所述聚合物P2中，X为O，A、B分别为O、S、Se中的一种，A和B可以相同，也可以不同，n为1、2或3，R为C₁-C₁₂的烷基。