本發(fā)明涉及電致變色材料，特別是涉及一種電致變色聚合物、電致變色薄膜及其制備方法和應用。

背景技術(shù)：

1、電致變色材料是指在外加電場作用下，因發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移過程而產(chǎn)生光學特性變化的材料，在柔性顯示器、智能窗、防眩后視鏡以及軍事智能偽裝等領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。電致變色材料包括過渡金屬氧化物、紫精小分子、導電聚合物等，其中，導電聚合物因具有結(jié)構(gòu)可設計、顏色變換豐富、對比度高、響應速率快、著色效率高及穩(wěn)定性好等優(yōu)點，而成為當前電致變色領(lǐng)域的研究和應用熱點。開發(fā)新型電致變色性能優(yōu)異特別是顯紅色、紫色的導電聚合物對聚合物電致變色的研究具有重要的意義。然而現(xiàn)有可實現(xiàn)紅色、紫色至透明變換電致變色材料仍存在穩(wěn)定性不足的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的一個或者多個技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種電致變色聚合物、電致變色薄膜及其制備方法和應用，本發(fā)明提供的電致變色聚合物表現(xiàn)出明顯的電致變色行為，可實現(xiàn)有色和透明色之間的可逆變化，且顏色變化過程驅(qū)動電位低、響應速率快、著色效率高、穩(wěn)定性好。

2、本發(fā)明提供了一種電致變色聚合物，所述電致變色聚合物由第一噻吩衍生物和第二噻吩衍生物聚合得到；所述第一噻吩衍生物的結(jié)構(gòu)式如式(1)：所述第二噻吩衍生物為包含多個苯環(huán)和多個噻吩環(huán)的噻吩衍生物。

3、優(yōu)選地，所述第二噻吩衍生物選自式(2)-(3)中的一種或多種；

4、

5、優(yōu)選地，所述電致變色聚合物的結(jié)構(gòu)式為式(4)-(5)中的一種；

6、

7、式中n為8～100。

8、本發(fā)明在第二方面提供了一種第一方面所述的電致變色聚合物的制備方法，所述制備方法包括：

9、將第一噻吩衍生物、第二噻吩衍生物、溶劑、碳酸鉀、乙酸鈀和特戊酸混合，經(jīng)聚合反應、第一純化處理，得到電致變色聚合物。

10、優(yōu)選地，所述第一噻吩衍生物與碳酸鉀的摩爾比為1:2～4；

11、所述第一噻吩衍生物與乙酸鈀的摩爾比為1:0.02～0.2；

12、所述第一噻吩衍生物與特戊酸的摩爾比為1:0.1～0.25；和/或

13、所述第一噻吩衍生物與溶劑的用量比為1mmol:100～500ml，優(yōu)選的是，所述溶劑為非質(zhì)子極性溶劑。

14、優(yōu)選地，所述聚合反應的溫度為100～120℃，時間為48～96h；和/或

15、所述第一純化處理包括：將聚合反應后的反應液與甲醇混合，將析出的沉淀物依次采用甲醇、正已烷和氯仿進行索氏提取，將氯仿提取后的溶液進行濃縮后再次與甲醇混合，并進行過濾和干燥。

16、優(yōu)選地，所述第一噻吩衍生物的制備方法包括：(i)將3,4-二甲氧基噻吩和環(huán)戊基甲醇在催化劑的作用下經(jīng)加熱回流反應、第二純化處理，得到中間產(chǎn)物；優(yōu)選的是，所述催化劑為對甲苯磺酸-水合物；(ii)將所述中間產(chǎn)物與n-溴代丁二酰亞胺進行溴化反應，經(jīng)第三純化處理，得到所述第一噻吩衍生物。

17、優(yōu)選地，所述第二純化處理包括：將加熱回流反應后的反應液進行分液，得到第一水相和第一有機相，然后對所述第一水相進行萃取，并將得到的第二有機相與所述第一有機相合并，經(jīng)干燥后進行濕法上樣過硅膠柱；和/或

18、所述第三純化處理包括：將溴化反應后的反應液進行分液，得到第二水相和第三有機相，然后對所述第二水相進行萃取，并將得到的第四有機相與所述第三有機相合并，經(jīng)干燥后進行干法上樣過硅膠柱。

19、本發(fā)明在第三方面提供了一種電致變色聚合物薄膜，采用第一方面所述的電致變色聚合物制得；優(yōu)選的是，所述電致變色聚合物薄膜的厚度為200～800nm。

20、本發(fā)明在第四方面提供了一種第三方面所述的電致變色聚合物薄膜的應用，應用于電致變色器件。

21、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比至少具有如下有益效果：

22、本發(fā)明采用包含環(huán)戊基甲氧基和溴的第一噻吩衍生物與分子內(nèi)包含多個苯環(huán)和多個噻吩環(huán)的第二噻吩衍生物進行聚合，將第二噻吩衍生物的結(jié)構(gòu)單元引入第一噻吩衍生物的主鏈中，利用其不同的平面特性，調(diào)節(jié)聚合物的帶隙，使得電致變色聚合物表現(xiàn)出明顯的電致變色行為，可實現(xiàn)有色和透明色之間的可逆變化，且顏色變化過程驅(qū)動電位低、響應速率快、著色效率高、穩(wěn)定性好。采用本發(fā)明電致變色聚合物制得的電致變色聚合物薄膜具有優(yōu)異的電化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和循環(huán)穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種電致變色聚合物，其特征在于，所述電致變色聚合物由第一噻吩衍生物和第二噻吩衍生物聚合得到；所述第一噻吩衍生物的結(jié)構(gòu)式如式(1)：所述第二噻吩衍生物為包含多個苯環(huán)和多個噻吩環(huán)的噻吩衍生物。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電致變色聚合物，其特征在于，所述第二噻吩衍生物選自式(2)-(3)中的一種或多種；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電致變色聚合物，其特征在于，所述電致變色聚合物的結(jié)構(gòu)式為式(4)-(5)中的一種；

4.一種權(quán)利要求1-3任一項所述的電致變色聚合物的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述第一噻吩衍生物與碳酸鉀的摩爾比為1:2～4；

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述聚合反應的溫度為100～120℃，時間為48～96h；和/或

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述第一噻吩衍生物的制備方法包括：(i)將3,4-二甲氧基噻吩和環(huán)戊基甲醇在催化劑的作用下經(jīng)加熱回流反應、第二純化處理，得到中間產(chǎn)物；優(yōu)選的是，所述催化劑為對甲苯磺酸-水合物；(ii)將所述中間產(chǎn)物與n-溴代丁二酰亞胺進行溴化反應，經(jīng)第三純化處理，得到所述第一噻吩衍生物。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述第二純化處理包括：將加熱回流反應后的反應液進行分液，得到第一水相和第一有機相，然后對所述第一水相進行萃取，并將得到的第二有機相與所述第一有機相合并，經(jīng)干燥后進行濕法上樣過硅膠柱；和/或

9.一種電致變色聚合物薄膜，其特征在于，采用權(quán)利要求1-3任一項所述的電致變色聚合物制得；優(yōu)選的是，所述電致變色聚合物薄膜的厚度為200～800nm。

10.一種權(quán)利要求9所述的電致變色聚合物薄膜的應用，其特征在于，應用于電致變色器件。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種電致變色聚合物、電致變色薄膜及其制備方法和應用，屬于電致變色材料技術(shù)領(lǐng)域，所述電致變色聚合物由第一噻吩衍生物和第二噻吩衍生物聚合得到；所述第一噻吩衍生物的結(jié)構(gòu)式如式(1)：所述第二噻吩衍生物為包含多個苯環(huán)結(jié)構(gòu)的噻吩衍生物。本發(fā)明提供的電致變色聚合物表現(xiàn)出明顯的電致變色行為，可實現(xiàn)有色和透明色之間的可逆變化，且顏色變化過程驅(qū)動電位低、響應速率快、著色效率高、穩(wěn)定性好。

技術(shù)研發(fā)人員：李金金,賀軍哲,于海濤,陶益杰,張朝陽,盧天,孫要鋒
受保護的技術(shù)使用者：北京環(huán)境特性研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10