一种凝胶电致变色材料及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种凝胶电致变色材料，其结构式为：本发明专利技术还提供了上述的凝胶电致变色材料的制备方法。本发明专利技术的化合物是让阴阳两个变色基团联合成一体，同时链接到聚合物的支链上面，所以能够保证变色基团的相对位置稳定，不会因为长时间的通电而发生变化，有效的解决了长时间变色迁移问题。

【技术实现步骤摘要】
一种凝胶电致变色材料及制备方法
：本专利技术涉及化学领域，尤其是一种凝胶电致变色材料及制备方法。
技术介绍
：电致变色是指在外加电场或电流的作用下物质的光学性能(透射率、反射率或吸收率)在可见光波长范围内发生稳定可逆的变化的现象。在外观上，电致变色则表现为颜色及透明度的可逆变化，常被用作被动显示器件。尽管电致变色的研究从20世纪30年代就已经有了相关的报道，并取得了较大的进展，但是在理论和实际应用方面还存在许多问题。具有电致变色特性的有机材料的紫精、稀土酞菁、吡嗪、聚苯胺以及一些导电有机聚合物等。其变色机理较为复杂，大都涉及电子的得失由此引起的颜色不同的反应物和产物。在实际应用中，着色率(单位面积薄膜注入的电荷能量引起的光学密度变化)、响应特性(在工作电压作用下，变色过程中电流随时间的变化)、存储特性(去掉外加电场后薄膜仍能保持器特性的能力)、寿命(在特定工作电压下着色-褪色循环工作的次数)和变色材料的迁移性都受到了很大的局限性。现有最新技术：(1)有将阴极电致变色材料和阳极电致变色材料联成一体的变色材料；(2)有做成凝胶状的电致变色液。上述两种方式变色材料都是游离在电解液中，无法解决因电子转移而引起的密度变化，阴极和阳极变色材料发生相对位移引起的迁移，(即长时间通电后，阴阳极变色材料向两极移动，需要较长时间恢复)。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种凝胶电致变色材料及制备方法，所述的这种凝胶电致变色材料及制备方法要解决现有技术中的变色材料通电后，阴阳极变色材料向两极移动，需要较长时间恢复的技术问题。本专利技术提供了一种凝胶电致变色材料，其结构式为：其中，X为卤素离子、ClO、PF-6、CH3COO-、或者BF-4；Y为卤素离子、ClO、PF-6、CH3COO-、或者BF-4；R1、R2、R3、R4、R5、R6分别为碳原子数为1-20的碳氢或含氧的碳氢官能团，1≤M≤5，2≤N≤10。本专利技术还提供了上述的凝胶电致变色材料的制备方法，包括如下步骤：1)将4,4'-联吡啶和卤代化合物以摩尔比1:1～2溶于第一有机溶剂中，在搅拌下加热回流11～12小时后过滤，得到单取代的4,4'-联吡啶衍生物；将单取代的4,4'-联吡啶衍生物与溴代伯醇类双官能团反应，得到含有双键的4,4'-联吡啶双取代衍生物(I)；2)将吩嗪衍生物与溴代化合物以1:1～1.2的摩尔比在乙腈溶液中反应得到单取代的氢化吩嗪结构，再与溴代伯醇类双官能团的化合物以1:1～1.2的摩尔比在乙腈溶液中反应得到双取代的氢化吩嗪化合物(II)；3)将三苯甲烷三异氰酸酯分别与结构式(I)、(II)以1～2：1～2:0.8～1.5的摩尔比在乙腈溶液中反应得到结构式为阴阳变色材料(III)的产物；4)将丙烯酸类化合物与蓖麻油酸甲酯按照1:1～2的摩尔比溶解在第二有机溶剂中，同时在引发剂的作用下，搅拌加热回流5～12小时后过滤可以得到结构式为(IV)的树脂；5)将上述结构式为(III)的阴阳变色材料和结构式为(IV)的树脂按照摩尔比1:1～2溶于电解液中，同时加入占体系质量为1‰-5‰的催化剂，即可用得到凝胶电致变色材料，所述的催化剂为有机锡催化剂。进一步的，所述的第一有机溶剂为乙腈或四氢呋喃溶液。进一步的，所述的第二有机溶剂为无水THF、DMF、或者乙酸乙酯。进一步的，所述的引发剂为BPO或AIBN。进一步的，所述的电解液为γ-丁内酯、或碳酸乙烯酯、或碳酸丙烯酯、或乙腈、或N，N-二甲基甲酰胺、或N，N-二甲基乙酰胺。进一步的，所述的催化剂为二丁基锡二月桂酸酯、或二(十二烷基硫)二丁基锡、或二醋酸二丁基锡。本专利技术的凝胶电致变色材料不需要分别加入一定浓度配比的阴极、阳极变色材料，在通电、断电情况下能快速的实现变色和褪色；将阴阳变色材料通过特殊方法，使阴阳变色基团在同一个结构上面，同时又嵌入到链状或网状凝胶中，两个变色基团的相对位置稳定，不会发生变化，能够彻底解决因长时间通电后，阴极、阳极变色材料发生的相对位移等方面的问题，变色性能更加稳定；传统的电致变色材料都为液态，本专利技术做成凝胶状，能有效地避免因电致变色器件在受到外力破坏引起的电解液漏液造成的危害，从而进一步的提高了电致变色材料实际应用性能。可广泛应用到防炫目后视镜中。本专利技术的化合物是让阴阳两个变色基团联合成一体，同时链接到聚合物的支链上面，所以能够保证变色基团的相对位置稳定，不会因为长时间的通电而发生变化，有效的解决了长时间变色迁移问题。同时液体变色性能稳定，使用寿命进一步得到提升，从而提高了电致变色材料实际应用性能。具体实施方式：实施例1电致变色材料的制备分五步进行：(1)将0.1mol的4,4'-联吡啶和0.1mol的溴乙烷烷溶于250ml乙腈溶液中，在搅拌下加热回流24小时后，放入冰箱冷却，待晶体析出后过滤，得到约0.075mol的4-乙基4,4'-联吡啶衍生物；将0.05mol的上述单取代的4,4'-联吡啶衍生物与0.05mol的六溴正己醇反应，得到含有双键的4,4'-联吡啶双取代衍生物(I)；(2)将0.1mol的吩嗪衍生物与0.1mol的溴乙烷溶于250ml乙腈溶液中，在搅拌下加热回流8小时后，放入冰箱冷却，待晶体析出后过滤，得到约0.06mol的单取代吩嗪衍生物；将0.05mol的上述单取代的吩嗪衍生物与0.05mol的溴乙醇反应，得到含有双键的吩嗪双取代衍生物(II)；(3)将0.04mol三苯甲烷三异氰酸酯先与上述0.04mol(I)在乙腈溶液，在搅拌下加热回流10小时后，放入冰箱冷却，待晶体析出后过滤，得到约0.025mol的产物，再与0.025mol的(II)在乙腈溶液中，在搅拌下加热回流10小时后，放入冰箱冷却，待晶体析出后过滤，得到约0.015mol的产物得到结构式为(III)的产物；(4)将0.1mol的丙烯酸羟甲酯与0.2mol蓖麻油酸甲酯在DMF有机溶剂中，同时加入一定量的引发剂BPO，在搅拌下加热回流8小时后，过滤得到0.08mol结构式为的树脂(IV)；(5)将0.01mol的(III)和0.01mol的树脂(IV)溶解在电解液中碳酸丙烯酯中，加入1‰的催化剂，电致变色材料浓度为0.01mol/L,将上述电致变色液搅拌均匀后灌注到上述电致变色器件中，用UV胶(即指：环氧树脂框胶)封口。然后加热到100℃固化1小时，使(III)分子中的异腈酸酯反应到树脂(IV)上，形成凝胶状的电致变色材料(V)。实施例2电致变色材料的制备分五步进行：(1)将0.1mol的4,4'-联吡啶和0.1mol的溴丁烷溶于250ml乙腈溶液中，在搅拌下加热回流24小时后，放入冰箱冷却，待晶体析出后过滤，得到约0.075mol的4-丁基4,4'-联吡啶衍生物；将0.05mol的上述单取代的4,4'-联吡啶衍生物与0.05mol的六溴正己醇反应，得到含有双键的4,4'-联吡啶双取代衍生物(I)；(2)将0.1mol的吩嗪衍生物与0.1mol的溴乙烷溶于250ml乙腈溶液中，在搅拌下加热回流8小时后，放入冰箱冷却，待晶体析出后过滤，得到约0.06mol的单取代吩嗪衍生物；将0.05mol的上述单取代的吩嗪衍生物与0.05mol的溴乙醇反应，得到含有双键的吩嗪双取代衍生物(II)；(3)将0.04m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种凝胶电致变色材料，其特征在于，其结构式为：其中，X为卤素离子、ClO‑、PF‑6、CH3COO‑、或者BF‑4；Y为卤素离子、ClO、PF‑6、CH3COO‑、或者BF‑4；R1、R2、R3、R4、R5、R6分别为碳原子数为1‑20的碳氢或含氧的碳氢官能团，1≤M≤5，2≤N≤10。

【技术特征摘要】
1.一种凝胶电致变色材料，其特征在于，其结构式为：其中，X为卤素离子、ClO-、PF6-、CH3COO-、或者BF4-；R1、R2、R3、R4、R5、R6分别为碳原子数为1-20的碳氢官能团，1≤M≤5，2≤N≤10。2.一种制备权利要求1所述的凝胶电致变色材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将4,4'-联吡啶和卤代化合物以摩尔比1:1～2溶于第一有机溶剂中，在搅拌下加热回流11～12小时后过滤，得到单取代的4,4'-联吡啶衍生物；将单取代的4,4'-联吡啶衍生物与卤代伯醇类双官能团反应，得到4,4'-联吡啶双取代衍生物(I)；(2)将吩嗪衍生物与卤代化合物以1:1～1.2的摩尔比在乙腈溶液中反应得到单取代的氢化吩嗪结构，再与卤代伯醇类双官能团的化合物以1:1～1.2的摩尔比在乙腈溶液中反应得到双取代的氢化吩嗪化合物(II)；(3)将三苯甲烷三异氰酸酯分别与结构式(I)、(II)以1～2:1～2:0.8～1.5的摩尔比在乙腈溶液中反应得到结构式为阴阳变色材料(III)的产物；(4)将丙烯酸类化合物与蓖麻油酸甲酯按照1:1～2的摩尔比溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：金哲君，耿耀鸿，吴纪峰，
申请(专利权)人：爱卓塑料上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31