[发明专利]聚苯胺衍生物以及它的还原聚希夫碱的制备方法和它的应用

说明书

技术领域

本发明涉及聚苯胺材料及其的制备方法和应用。

背景技术

进入信息时代，有机电子学作为一门新兴的学科取得了迅猛的发展。有机电子学与有机化学、材料科学等学科相结合诞生出一批具有卓越光电性能的新型材料，涵盖了包括显示器材料、军事伪装材料、信息存储材料、传感材料以及智能材料等诸多领域。具有电致变色性能的聚苯胺及其衍生物在显示和传感领域均表现出突出的优越性和广阔的开发应用前景。现有的聚苯胺在有机溶剂中溶解性较低，难以用溶液法成膜，并且苯环与苯环间多是以N原子相连，结构品种有限，功能单一。

发明内容

本发明是要解决现有的聚苯胺结构与功能单一、在有机溶剂中溶解性低，难以加工成膜的技术问题，而提供聚苯胺衍生物以及它的还原聚希夫碱的制备方法和它的应用。

本发明的聚苯胺衍生物的结构式如下：

式中n为正整数，Ar  为

上述的聚苯胺衍生物的还原聚希夫碱的制备方法按以下步骤进行：

一、按共轭型聚希夫碱与溶剂的质量体积比为1g∶5～30mL、共轭型聚希夫碱中C＝N键与硼氢化钠的摩尔为1∶3～10称取共轭型聚希夫碱、溶剂与硼氢化钠；

二、先将步骤一称取的共轭型聚希夫碱与溶剂加入具有回流装置的三口瓶中，再将步骤一称取的硼氢化钠加入到三口瓶中，升温至10～70℃搅拌回流10～72h，冷却后倒入甲醇中，过滤后，将得到的固相物真空干燥，得到聚苯胺衍生物。

其中步骤一中所述的溶剂为四氢呋喃、N，N′-二甲基乙酰胺、N，N′-二甲基甲酰胺、氯仿、N-甲基吡咯烷酮、甲苯和二甲苯中的一种或其中几种的组合；

步骤一中的共轭型聚希夫碱的结构式为其中的n为正整数，Ar  为

上述的聚苯胺衍生物的应用，是聚苯胺衍生物作为光电材料的应用。

所述的光电材料为电致变色材料、荧光传感材料、酸致传感材料、空穴传输材料、三阶非线性材料、防伪材料、伪装材料、汽车后视镜材料或显示材料。

聚苯胺衍生物作为电致变色显示材料的制备方法：将聚苯胺衍生物溶于有机溶剂中，得到聚苯胺衍生物溶液，然后将聚苯胺衍生物溶液在导电玻璃上进行涂膜，得到电致变色显示材料；其中的有机溶剂为四氢呋喃、氯仿、N，N′-二甲基乙酰胺、N，N′-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮。

上述的聚苯胺衍生物的应用，是聚苯胺衍生物作为质子检测的应用。

聚苯胺衍生物作为质子检测的应用方法为：将聚苯胺衍生物溶于含有质子的有机溶剂中，得到聚苯胺衍生物溶液，然后将聚苯胺衍生物溶液在导电玻璃上进行涂膜，得到固体膜，利用固体膜荧光强度的变化来检测质子浓度。

本发明的共轭聚希夫碱的还原的化学反应式为：

由于聚希夫碱中C＝NH双键的还原生成CH₂-NH键，是还原后的胺的溶解性提高，并且含有CH₂-NH结构的聚苯胺衍生物不仅具有电致变色性能，并且具有荧光检测性能。

本发明制备的聚苯胺衍生物是利用原料聚希夫碱中C＝NH双键的还原生成CH₂-NH键，使还原后的胺的溶解性提高，并且含有CH₂-NH结构的聚苯胺衍生物不仅具有电致变色性能，并且具有荧光检测性能。

本发明制备的聚苯胺衍生物以螺旋桨式的三芳胺为单体，可以有效地减少聚合物分子链之间的强烈作用力，增加聚合物的溶解性，同时三芳胺易于形成阳离子自由基呈现出不同于中性态的三芳胺，并且由于结构中含有两种单体单元，共同作用使聚苯胺衍生物具备颜色可调性；另一方面，通常的发光或变色聚合物的合成需要昂贵的原料，苛刻的合成条件，而本发明通过还原聚希夫碱，使其溶解性有进一步增加，并同时具有原聚希夫碱可调控变色范围的特性，这是其他材料用此方法难于实现的。本发明的含三芳胺类的聚苯胺衍生物有很高的耐高温的性能，一般在氮气的气氛下，分解温度在350℃以上，适合在器件中使用。本发明的聚苯胺衍生物的电致变色性能实际应用中具有以下优越性：(1)具有良好的电化学氧化还原可逆性，经过几十次氧化还原循环之后仍能保持可逆；(2)颜色变化的响应时间快，在加电压之后，在0.4秒之内即可迅速变色；(3)颜色的变化是可逆的；(4)颜色变化灵敏度高；(5)有较高的循环寿命；(6)有储存记忆功能，在响应前后，可以稳定地保持在原始状态或变色后的状态，变色后可以维持几月到几年，在本实验中在电致变色后颜色可以保持不变长达半年之久；(7)材料变色前后有较好的化学稳定性，常温常压下，空气中可能稳定存在。