[发明专利]电致变色导电聚合物及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于功能材料领域中的导电聚合物及其制备方法和用途，特别涉及一种 多色彩电致变色导电聚合物及其制备方法和用途。

背景技术

电致变色(Electrochromism)是指在外加电流或电场的作用下，材料的光学性 能(透射率、反射率、吸收率和发射率等)在可见光波长范围内产生稳定的可逆变 化，在外观上表现为颜色及透明度的可逆变化。导电聚合物作为新一代电致变色材 料，与无机电致变色材料(如WO₃和IrO₂)相比，具有成本低、易进行分子设计、色 彩丰富和易于加工等优点；而与液晶材料相比，导电聚合物具有无视角限制、颜色 变化可调节、可大面积化、响应速度快、重复性好等优点，因而成为近年来广泛研 究的重点，并且在军事伪装、新型显示器件、信息存储器件、光-电能量转换、光开 关、灵巧窗等诸多领域具有广泛而诱人的应用前景。

在导电聚合物电致变色器件的应用进程中，由于单一的导电聚合物很难实现红 绿蓝(RGB)三原色显示，如何制备全色彩显示的电致变色材料和器件，一直是科研 工作者努力解决的热点问题，也是目前急需解决的难点问题。文献报道的制备多色 乃至全色电致变色复合材料方法主要包括：将不同的发色体系引入聚合物分子结构 或者将不同的发色体系物理复合，但以酸性染料作为掺杂剂来调节导电聚合物颜色 的方法还尚未见文献报道。

掺杂态聚苯胺固体颗粒的颜色通常为墨绿色，其在-0.2～1.0V的电压下，可发生 黄绿墨绿的电致变色现象，而聚(3，4-乙撑二氧噻吩)和聚吡咯可分别在黄色深 紫色和无色深蓝色之间发生变色；在本发明中，我们制得导电聚合物可在-0.5～ 1.5V的外加电压下发生不同颜色之间的变化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电致变色导电聚合物及其制备方法，采用该方法制 备的电致变色导电聚合物，具有色彩多样，对比度梯级可调、电导率高、溶解性好 的特点；且具有电致变色的特点，可在多种不同的颜色之间变化；而且该制备方法 工艺简单，成本低廉，易于工业化生产。

本发明的再一个目的是提供上述电致变色导电聚合物的应用，即将其用作各种 彩色电极材料、电子纸墨水、彩色导电涂料及防静电材料、防腐蚀材料或彩色导电 纤维及织物的制备；本发明的多色彩电致变色导电聚合物可通过溶于有机溶剂或通 过与高分子材料共混或作为填料而用作制备导电薄膜、电子器件、电致发光材料、 电致变色材料、电子纸墨水、防静电材料、电磁屏蔽材料、吸波材料、防腐蚀材料 或导电纤维。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的电致变色导电聚合物，其为通过化学氧化方法导入酸性染料的导 电聚合物，所述酸性染料为含磺酸水溶性基团的酸性染料或为含羧酸水溶性基团的 酸性染料，其分子式为：

或

或

所述式中A为含磺酸水溶性基团或羧酸水溶性基团的酸性染料；所述含磺酸 水溶性基团酸性染料为酸性红G、酸性红B、酸性嫩黄G、酸性橙II或弱酸性RAWL 艳蓝；所述含羧酸水溶性基团的酸性染为酸性红玉NGL或酸性黄2GL。

本发明提供的电致变色导电聚合物的制备方法，其为通过化学氧化方法将酸 性

染料引入导电聚合物单体分子中，通过控制所述酸性染料与所述导电聚合物单体的 摩尔比、反应时间和反应温度，得到多色彩电致变色导电聚合物，其具体制备步骤 如下：

1)在0～+10℃范围内，将酸性染料溶于无机酸中制成酸性染料无机酸溶液； 所述酸性染料为含磺酸水溶性基团的酸性染料或为含羧酸水溶性基团的酸性染料；

2)向所述酸性染料无机酸溶液中加入由导电聚合物单体和氧化剂配制的溶液， 进行反应，反应结束后，经过滤、洗涤和真空干燥，得到电致变色导电聚合物；

所述导电聚合物单体与氧化剂和酸性染料的摩尔比为1∶1.2∶0.2～0.8；

所述无机酸的浓度为0.02～0.2M；

所述的导电聚合物单体为苯胺、吡咯或3，4-乙撑二氧噻吩；

所述的氧化剂为过硫酸盐、硫酸铁、三氯化铁、高氯酸盐或重铬酸盐。

所述含磺酸水溶性基团酸性染料为酸性红G、酸性红B、酸性嫩黄G、酸性 橙II或弱酸性RAWL艳蓝；所述含羧酸水溶性基团的酸性染为酸性红玉NGL或酸 性黄2GL。