[发明专利]由中性态紫色到氧化态高透射率的可溶性电致变色聚合物

说明书

本发明公开一种由中性态紫色到氧化态高透射率的可溶性电致变色聚合物及其制备方法，本发明调节烷烃侧链的不同长度，再将修饰后的3,4‑乙撑二氧噻吩衍生物单体与其自己的双溴代单体通过直接芳基化偶联缩聚反应共聚，通过调节π共轭程度和聚合物的能带结构，进而调控聚合物的变色颜色，实现从紫色到透的转变。侧链的引入实现了聚合物的可溶解性。本发明提供的聚合物有电致变色应用潜力和溶液加工特点，材料具有高离子导电性，在施加电压后大量电解质离子迅速扩散入聚合物材料中以平衡电荷，加快材料的变色速度，使其响应速率提高、对比度提高。

(一)技术领域

本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种由中性态紫色到氧化态高透射率的可溶性电致变色聚合物及其制备方法。

(二)背景技术

1961年Platt首次提出电致变色的定义，电致变色是指材料在外加电压的作用下，由于电荷的注入和脱出，发生氧化还原反应，同时伴随着电解质离子的掺杂和脱掺杂，其在可见光-近红外区域的光学吸收发生变化，宏观上表现为颜色及透射率的可逆变化。

早期的电致变色材料主要以无机电致变色材料为主，但有机电致变色材料以其结构种类丰富、电致变色综合性能优异以及加工性能好等优点后来居上，其在智能窗、显示器、电子纸、汽车后视镜、军事伪装以及记忆存储等诸多领域显示了巨大的应用价值。目前关于聚合物材料的研究重点在于材料颜色调控这方面，但同一种ECP材料难以实现各种颜色的变色，成为限制其推广应用的瓶颈。设计合成各种关键颜色到透明色转变的电致变色聚合物，实现对各种颜色的调控，对推动ECP材料及器件在显示领域的发展及应用至关重要。

因此，寻求一类可溶性的有机电致变色材料，并能实现材料之间组合达到颜色调控具有极其重要的意义。可溶性将真正实现大规模低成本商业化制备生产，开发此类有机电致变色材料成为亟需解决的问题。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种由中性态紫色到氧化态高透射率的可溶性电致变色聚合物及其制备方法，旨在解决由于现有电致变色材料颜色种类少，加工性差的缺点，利于电致变色材料在日后应用时能实现多种颜色调控。

为了实现上述目的,本发明的技术方案如下：

本发明提供一种由中性态紫色到氧化态高透射率的可溶性电致变色聚合物，所述由中性态紫色到氧化态高透射率的可溶性电致变色聚合物的分子结构通式如式(I)所示：

其中，n为2-2000，R₁为取代或未取代的C4-C16烷基中的一种,优选 C8烷基,特别优选为

本发明还提供一种上述由中性态紫色到氧化态高透射率的可溶性电致变色聚合物的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将3,4-二甲氧基噻吩、二溴新戊二醇、对甲苯磺酸和甲苯混合搅拌，在110℃～120℃反应18h～24h(优选110℃反应16小时)，所得反应液A经后处理A,得到式(II)化合物3,4-乙撑二氧噻吩衍生物EDOT-2CH₃Br；所述3,4-二甲氧基噻吩与二溴新戊二醇的物质的量之比为1:2～1:3(优选为1:2)；所述3,4-二甲氧基噻吩与对甲苯磺酸的物质的量之比为3:1～10:1(优选为10:1)

(2)将5-羟基间苯二甲酸、HO-R₁、浓硫酸(质量分数为98％) 与甲苯混合搅拌，在110℃～120℃下反应18h～24h(优选110℃加热回流反应16小时)，所得反应液B经后处理B,得式(III)化合物；所述5-羟基间苯二甲酸与HO-R₁的物质的量之比为1:3～4(优选 1:4)；所述浓硫酸的体积以5-羟基间苯二甲酸的质量计为0.5～1mL/g；