[发明专利]一种导电聚合物基电致变色膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子电致变色材料技术领域，具体涉及一种导电聚合物基电致变色膜及其制备方法。 

背景技术

随着能源紧张与环境的恶化，节能减排材料的研究与开发成为人们广泛关注的一个重要问题。电致变色材料在外加电场的作用下可使材料外观上表现为颜色和透明度的可逆变化，因此，可选择性地吸收或反射外界的热辐射和内部的热扩散，减少办公大楼和民用住宅在夏季保持凉爽和冬季保持温暖而必须消耗的大量能源，具有很强的节能、低碳特征。近年来，该类型材料已成为世界各国竞相研制的一类高新产品。 

电致变色材料一般为电致变色层、离子导电层、离子吸收层等多层单元的复合体。其中，电致变色层最为关键，可分为无机电致变色和有机电致变色层。目前，市场上电致变色层主要以三氧化钨膜为主。该膜是在高压、高温条件下，通过溅射涂覆于基体材料表面而形成，这就限制了基体材料的属性，必须要求其耐高压、高温，因此，无机电致变色基体材料主要为导电玻璃，致使获得的电致变色产品价格昂贵，制约了其推广应用。与三氧化钨膜等无机电致变色层相比，有机电致变色膜材料开发较晚，但其易于加工、低驱动电压、高透光对比度、长使用寿命等优势，使得有机电致变色膜成为最有前途的变色材料，其中，尤以导电聚合物基电致变色膜最为引人关注。 

导电聚合物基电致变色膜中研究较多的为聚苯胺与聚噻吩类导电聚合物。聚苯胺类导电聚合物除具合成方便、成本低廉、稳定性好等特点以外，由于其可溶解在一般的有机溶剂中，因此可加工性相对较好，是最具应用价值的一类导电聚合物，但其变色不丰富的缺点则制约了其在电致变色领域中的应用。聚噻吩类导电聚合物具有良好的电致变色性能，但其价格昂贵、不易溶解、加工困难的缺点则致使其难以大规模工业化。因此，近年来，尝试以多种共轭单体进行共聚，以期优势互补，成为构建导电聚合物基电致变色膜的新思路。如：中国专利CN 101020757A公开了以苯胺与对苯二胺共聚物制备显示红绿蓝三原色的电致变色膜； J.Yamasaki S等制备了聚对苯二甲酰对苯二胺-聚苯胺-聚邻苯二胺复合膜，发现该膜具有良好的电致变色性（J.Yamasaki S. Three-color electrochronism of an aramid film containing polyaniline and poly(o-phenylenediamine. Synthetic Metals, 1999,102:1157），但他们并未以苯胺类单体与噻吩类单体共聚后，研究其电致变色特性。 

发明内容

本发明针对现有技术存在的技术问题，提供一种导电聚合物基电致变色膜及其制备方法 。 

本发明所提供的导电聚合物基电致变色膜由下述质量百分数的原料组成： 

苯胺/间甲基苯胺/3，4-异丙基二氧噻吩三元共聚物    95-99

聚酰胺类高分子                                   5-1

所述的苯胺/间甲基苯胺/3，4-异丙基二氧噻吩三元共聚物由苯胺、间甲基苯胺、3，4-异丙基二氧噻吩三种单体通过化学氧化聚合方法获得，所述三元共聚物中的：苯胺、间甲基苯胺、3，4-异丙基二氧噻吩的摩尔比为：70:（30∽40）:（10∽20）；所述聚酰胺类高分子为尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙1010中的一种或两种以上的混合，其数均分子量为50000∽150000。

本发明所提供的导电聚合物基电致变色膜的制备方法具体步骤如下： 

（1）制备苯胺/间甲基苯胺/3，4-异丙基二氧噻吩三元共聚物：

    按规定量将苯胺、间甲基苯胺、3，4-异丙基二氧噻吩三种单体加入至0.3∽1mol/L盐酸溶液，所述盐酸溶液与三种单体体积之和的体积比为200:1，在温度为－5∽0℃的低温下搅拌1h后，再一次性加入硝酸铈铵，所述硝酸铈铵与三种单体质量之和的质量比为3:1，持续搅拌48h后，将产物经抽滤，用乙醇、0.3∽1mol/L盐酸溶液洗涤后，于40℃真空干燥后收集，制得苯胺/间甲基苯胺/3，4-异丙基二氧噻吩三元共聚物；

（2）制备苯胺/间甲基苯胺/3，4-异丙基二氧噻吩三元共聚物、聚酰胺类高分子与间甲酚的共混溶液：

按规定量将所述步骤（1）制备的苯胺/间甲基苯胺/3，4-异丙基二氧噻吩三元共聚物与聚酰胺类高分子加入至间甲酚中，所述间甲酚与三元共聚物的质量比为200:1，于50℃∽70℃溶解24h，制得苯胺/间甲基苯胺/3，4-异丙基二氧噻吩三元共聚物、聚酰胺类高分子与间甲酚的共混溶液；