[发明专利]具有电致变色性能的聚氨酯材料及其制备方法和应用

说明书

具有电致变色性能的聚氨酯材料及其制备方法和应用，本发明涉及具有电致变色性能的聚氨酯材料及其制备方法，它为了解决普通聚氨酯不易溶解，难以加工以及不具有电致变色性能的问题。制备方法：一、将对甲氧苯胺和四氟硝基苯加入到二甲基亚砜溶剂中，反应制备甲氧基二硝基三苯胺；二、还原二硝基三苯胺得到二氨基三苯胺；三、制备异氰酸酯；四、将异氰酸酯和芳香双酚单体加入到二甲基甲酰胺中，制备聚氨酯；五、烘干获得聚氨酯薄膜。应用是将凝胶电解质溶液涂于聚氨酯薄膜和离子储存层之间，封装后得到具有电致变色性能的聚氨酯器件。本发明通过向聚氨酯材料中引入三苯胺，实现聚氨酯的加工溶解性与可逆的电致变色性能。

技术领域

本发明涉及一种具有电致变色性能的聚氨酯材料及其制备方法，并应用该聚氨酯材料组装成电致变色器件。

背景技术

变色现象普遍存在于自然界中，如变色龙，它的皮肤颜色通常随着环境的变化而发生变化。根据这种现象人们研制出能够通过施加不同电压实现不同颜色变化的材料，即电致变色材料。电致变色材料因具有良好的光学，电学，电化学性质被誉为最有应用前景的智能材料之一。现在，电致变色材料发展迅猛，被越来越广泛的应用于各个领域，如显示器，智能窗，防眩目镜，传感器等领域。电致变色材料包括无机电致变色材料，有机电致变色材料与导电聚合物等。其中导电聚合物具有颜色变化丰富色彩绚丽，循环可逆性好，转换速度快等优点。

聚氨酯作为一种新兴的有机高分子材料，被誉为“第五大塑料”，其在日常生活中应用广泛，可应用于塑料制品，胶粘剂，织物涂层等领域。聚合物分子间强作用力使得聚合物很难溶解或熔融，这给聚合物的成型加工带来了很大的困扰。

在聚合物的主链上引入长的烷基基团或侧链可以改变这一缺点，但却使聚合物失去了稳定性。三苯胺衍生物基团是一个稳定的具有电致变色性能的螺旋浆状基团，将它引入聚合物的主链中会使聚合物可溶易加工，同时又能赋予聚合物电致变色性能。

发明内容

本发明的目的是为了解决普通聚氨酯不易溶解，难以加工以及不具有电致变色性能的问题，而提供一种具有电致变色性能的聚氨酯材料的制备方法及其应用。

本发明具有电致变色性能的聚氨酯材料的结构式为其中R代表双酚单体缩聚后的重复单元，对应的双酚单体为：

本发明结构式中的n为10～30之间的正整数。

本发明具有电致变色性能的聚氨酯材料的制备方法按下列步骤实现：

一、将对甲氧苯胺和四氟硝基苯加入到二甲基亚砜溶剂中，通入N₂，在70～190℃的温度下反应1～2天，过滤后水洗，烘干得到甲氧基二硝基三苯胺(固体产物)；

二、将甲氧基二硝基三苯胺和5wt.％的Pd/C放入反应容器中，加入无水乙醇和水合肼试剂，在70～150℃的温度下反应20～40h，冷却过滤去除Pd/C，滤液中有固体粉末析出，然后使用丙酮进行重结晶，得到二氨基三苯胺；

三、将0.5～2g的二氨基三苯胺和1～5g的三光气放入反应容器中，加入甲苯试剂，在0～5℃下搅拌1～5h，然后升温至80～150℃反应1～3天，过滤，烘干后得到异氰酸酯(固体产物)；

四、按照摩尔比为0.5～1.5:1的异氰酸酯和芳香双酚单体的混合物加入到二甲基甲酰胺中，在120～150℃的温度下反应10～30h，导入甲醇中有固相体析出，过滤、提纯、烘干后得到聚氨酯；

五、将聚氨酯溶于二甲基甲酰胺中，然后旋涂于导电ITO玻璃上，真空烘干后得到聚氨酯薄膜；

其中步骤一中对甲氧苯胺和四氟硝基苯的摩尔比为0.1～0.9:1；步骤四所述芳香双酚单体为4,4'-(六氟异丙基)双酚、4,4'-二羟基二苯砜或4,4'-二羟基二苯甲酮。