[发明专利]一种n型电致变色聚合物材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种n型电致变色聚合物材料，由含有酰亚胺基团与电活性基团的聚合单体聚合而成，还原变色依靠酰亚胺结构的得失电子而实现，可以实现长期稳定循环而不衰减；可以实现n型电致变色，并且可以大幅度提高循环寿命。本发明还公开了上述n型电致变色聚合物材料的制备方法，采用电化学或者化学氧化制备变色材料，工艺简单，制备成本低。

技术领域

本发明涉及光电材料与器件领域，特别涉及一种n型电致变色聚合物材料及其制备方法。

背景技术

电致变色材料在大面积平板显示、智能窗、建筑玻璃等领域有非常广泛的应用，例如该技术已应用于美国波音最新机型智能变色昡窗。电致变色材料主要包括三大类型，包括金属氧化物、金属配合物、有机分子(含有机聚合物)。本发明涉及有机聚合物材料。这是一类以聚苯胺，聚吡咯，聚咔唑，聚噻吩为代表的导电聚合物。相对其他材料体系，聚合物由于可以实现柔性加工，成本低，色对比度较大，颜色可调等因素，最近得到了广泛的关注与研究。

导电聚合物电致变色材料由于其原料价格低，重量轻，可制备柔性器件以及具有着色对比度高，着色效率高，响应时间小以及便于加工等优点，科学界对导电聚合物的研究也日趋热烈。相对而言，科学界比较受关注的是传统的p型(氧化)掺杂导电聚合物，比如聚3,4-乙烯二氧噻吩类，通过氧化掺杂而实现变色。大部分p型导电聚合物中，目前实验室可以实现全色的调控，响应时间也可以实现在10^-1到10¹之间不等，着色效率也在10²量级，循环寿命可以达到10³左右。相比于p型导电聚合物，n型(还原)电致变色材料基本是空白，由于空气中氧气与水分的影响，很少有报道可以在空气中实现稳定循环的n型电致变色材料。

发展高着色效率、长循环寿命的n型有机电致变色材料对丰富电致变色材料体系、多种颜色转变等具有重要意义。更重要的是，n型电致变色材料的研究与开发可以弥补器件中阳极材料长期的不足，并且改变电致变色器件的工作模式，增加器件的着色效率或者色对比度，实现器件的柔性化与降低器件成本。稳定的n型有机电致变色材料需要具有相对较低的LUMO能级，因为较低的LUMO能级可以避免因为空气中的氧气与水分对n型掺杂态的破坏与影响。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种n型电致变色聚合物材料，可以实现从红色到无色之间的长期稳定循环。

本发明的另一目的在于提供上述n型电致变色聚合物材料的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种n型电致变色聚合物材料，由含有酰亚胺基团与电活性基团的聚合单体聚合而成；

所述聚合单体具有以下结构：

式中：n＝1,2,3；

X₁～X₄为独立可变化拉电子基团或推电子基团。

所述拉电子基团具体为H、F、Br、Cl、CN、NO₂，F取代的C1～C20烷链基，F取代的C1～C20烷链基醚基，推电子基团具体为C1～C20烷基链，C1～C20烷链醚基，C1-C20炔烃基，苯基，四氢吡咯烷基，哌啶基，苯氧基，邻甲基苯氧基，邻苯基苯氧基。

R1、R2具有以下结构：

具有以下结构：——(A)-B；其中A为桥连基团，具体为C1-C20烷基、含取代基烷基、烷氧基、含取代基烷氧基、芳香基、含取代基芳香基、烷基芳香基、含取代基烷基芳香基、烷基杂芳香基、含取代基烷基杂芳香基、烷基杂环基、含取代基烷基杂环基中的任一种；

所述取代基选自：甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、羟基、巯基、脂基、磺基、亚磺基、硝基、氨基、亚氨基、羧基、肼基中的至少一种；