一种水醇溶性共轭聚电解质电致变色聚合物及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种水醇溶性共轭聚电解质电致变色聚合物和电致变色聚合物薄膜，本发明专利技术采用离子化的方法来制备所述的水醇溶性共轭聚电解质电致变色聚合物，该类聚合物具有铵盐侧链，可实现水或醇等环境友好型溶剂加工。本发明专利技术还提供了由所述电致变色聚合物制备得到的电致变色聚合物薄膜，其在低电压下可实现中性态着色到氧化态高透射的稳定可逆的转变，在显示器、智能窗、电子纸等领域具有潜在的应用价值。价值。

【技术实现步骤摘要】
一种水醇溶性共轭聚电解质电致变色聚合物及其应用


[0001]本专利技术涉及一种水醇溶性共轭聚电解质电致变色聚合物及其制备方法和其在制备电致变色聚合物薄膜中的应用。

技术介绍

[0002]“电致变色”(Electrochromism,EC)是指材料的光学属性，如透射率、反射率、吸收率等在外加电场作用下发生稳定、可逆变化的现象，宏观上表现为颜色和透明度的可逆变化。
[0003]电致变色材料主要分为无机电致变色材料、有机小分子电致变色材料和聚合物电致变色材料。其中，聚合物电致变色材料(PEC)因其结构易修饰，能带可控、加工性能好、电致变色综合性能优异等特点，在智能窗、平面显示、信息标签等领域具有巨大的应用价值，被广泛地研究。但现有的PEC材料大部分都为有机溶液可溶，对环境有一定的危害性，不利于实际应用。
[0004]近年来，水醇溶性聚合物由于其可以采用绿色溶剂(水/醇)加工而备受关注。研究者通过在聚合物的侧链上引入极性基团，使聚合物能够溶于水/醇性溶剂中。这类聚合物由两部分组成，分别是憎水性的聚合物主链骨架和亲水性的侧链。目前，水醇溶加工的PEC材料的研究主要集中在磺酸盐类和羧酸盐类。但是，还没有关于铵盐类水醇溶加工的PEC材料的报道。而且，铵盐中的N与ITO中的O会形成氢键相互作用力，会降低材料与界面之间的偶极矩，同时聚合物侧链含有溴离子，进一步可以降低材料的氧化电压。因此，开发铵盐类水醇溶加工的PEC材料对于研究铵盐类材料在电致变色中的基本性质和应用都具有一定的意义。

技术实现思路

[0005]为了进一步提高电致变色聚合物的水醇溶性以及降低其氧化电压，本专利技术提供一种水醇溶性共轭聚电解质电致变色聚合物及其制备方法与应用。
[0006]本专利技术的第一个目的是提供一种电致变色聚合物，该材料具有铵盐侧链，在水醇溶剂中具有良好的溶解性。
[0007]本专利技术的第二个目的是提供电致变色聚合物的制备方法。
[0008]本专利技术的第三个目的是提供一种电致变色聚合物薄膜。
[0009]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0010]第一方面，本专利技术提供了一种式(I)所示电致变色聚合物，
[0011][0012]其中，a为0或1；a1为0或1；m为3
‑
14中的整数；X为具有氧化还原活性基团；
[0013]所述的X为下列基团之一：
[0014][0015]所述电致变色聚合物的数均分子量Mn＝2000～200000，分子量的大小受聚合反应时间控制，多分散系数D＝1.0～5.0。
[0016]作为优选，所述电致变色聚合物的数均分子量Mn＝10000～50000。
[0017]第二方面，本专利技术提供了一种式(I)所示的电致变色聚合物的制备方法，所述方法是：式1所示聚合物和烷基溴在有机溶剂中25
‑
80℃(优选60℃)反应24
‑
168h(优选120h)，其间每隔4
‑
10h(优选8h)向反应中加入良性溶剂(目的：将析出的但未完全反应的离子化聚合物溶解，使其离子化完全)，反应结束后，所得混合溶液经后处理，得到式(I)所示的电致变色聚合物；所述的烷基溴为溴甲烷或溴乙烷中的一种；所述的有机溶剂为甲苯、三氯甲烷、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的一种或者两种以上的混合溶剂；所述的良性溶剂为甲醇、DMSO中的一种或两种的混合溶剂(优选甲醇)；所述的式1所示聚合物和烷基溴的物质的量之比为1:10～100(优选1:50)；
[0018][0019]其中，a为0或1；m为3
‑
14中的整数；X为具有氧化还原活性基团；
[0020]所述的X为下列基团之一：
[0021][0022]作为优选，所述的有机溶剂的体积以式1所示聚合物的物质的量计为1
‑
20L/mol(优选 10L/mol)。
[0023]作为优选，所述的良性溶剂的总体积以式1所示聚合物的物质的量计为100
‑
300L/mol(优选200L/mol)。
[0024]作为优选，所述的后处理为：将所述混合溶液浓缩(目的是方便后续固体析出，本专利技术实施例中是至一半体积，但本领域人员知晓适当范围内都能达成目的)，将剩余混合物倒入体积比为0.5～1.5:1(优选1:1)的正己烷和乙酸乙酯的混合溶剂中，过滤，取滤饼烘干，得到式 (I)所示的电致变色聚合物。
[0025]第三方面，本专利技术提供了一种式(I)所示的电致变色聚合物在制备电致变色聚合物薄膜中的应用。
[0026]作为优选，所述的电致变色聚合物薄膜是由所述的电致变色聚合物通过溶液加工成膜的方式获得。
[0027]作为进一步的优选，所述的电致变色聚合物薄膜按如下方法制备：将式(I)所示的电致变色聚合物溶于溶剂中得到聚合物溶液，将所述聚合物溶液涂覆于导电基底上，得到所述电致变色聚合物薄膜。更进一步优选所述的溶剂为甲醇、乙醇、水的一种或者两种以上的混合溶剂。
[0028]进一步，所述聚合物溶液中式(I)所示的电致变色聚合物的浓度为5mg/mL。
[0029]本专利技术中，所述的涂覆方式可以是喷涂、旋涂、丝网印刷等。所述的导电基底可以是ITO 玻璃、FTO玻璃、ITO
‑
PET基底、FTO
‑
PET基底等。
[0030]本专利技术获得的电致变色聚合物薄膜在智能窗、显示器、电子纸等领域具有潜在的应用价值。
[0031]与现有的技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0032](1)本专利技术涉及的聚合物具有铵盐侧链，在水醇溶等环境友好的溶剂中具有良好的溶解性，可通过环境友好型溶液加工的方法实现其薄膜材料的大面积制备。
[0033](2)本专利技术涉及的聚合物具有铵盐侧链，与带烷基侧链和铵类侧链相比，铵盐侧链可降低聚合物的电致变色起始电压。
[0034](3)本专利技术制备的聚合物薄膜在低电压下可实现中性态着色到氧化态高透射的稳定可逆的转变，在显示器、智能窗、手机壳等领域具有潜在的应用价值。
附图说明
[0035]图1：本专利用于对比的侧链为烷基和胺类的聚合物的结构式；
[0036]图2：实施例1中所制备的聚合物薄膜在不同电压下的光学吸收；
[0037]图3：实施例1中所制备的聚合物薄膜在具体波长下从0～1.1V多电位阶跃下透射率随时间变化的曲线；
[0038]图4：实施例1中所制备的聚合物薄膜与其作为对比说明的侧链为烷基和胺类的聚合物薄膜的CV。
具体实施方式
[0039]下面以具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但本专利技术的保护范围不限于此。
[0040]实施例1
[0041]所使用的共轭聚合物的合成及分子结构如下所示：
[0042][0043]将P1(0.097g，1eq.)与溴乙烷(0.545g，50eq.)加入到10mL三氯甲烷溶液中，60℃反应120本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种式(I)所示电致变色聚合物，其中，a为0或1；a1为0或1；m为3
‑
14中的整数；所述的X为下列基团之一：所述电致变色聚合物的数均分子量Mn＝2000～200000。2.如权利要求1所述的式(I)所示的电致变色聚合物，其特征在于：所述电致变色聚合物的数均分子量Mn＝10000～50000。3.如权利要求1所述的式(I)所示的电致变色聚合物的制备方法，其特征在于所述方法是：式1所示聚合物和烷基溴在有机溶剂中25
‑
80℃反应24
‑
168h，其间每隔4
‑
10h向反应中加入良性溶剂，反应结束后，所得混合溶液经后处理，得到式(I)所示的电致变色聚合物；所述的烷基溴为溴甲烷或溴乙烷中的一种；所述的有机溶剂为甲苯、三氯甲烷、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的一种或者两种以上的混合溶剂，所述的良性溶剂为甲醇、DMSO中的一种或两种的混合溶剂；所述的式1所示聚合物和烷基溴的物质的量之比为1:10～100；其中，a为0或1；m为3
‑
14中的整数；所述的X为下列基团之一：4.如权利要求3所述的式(I)所示的电致变色聚合物的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张诚，付海长，刘进，李维军，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：