[发明专利]一种多色电致变色聚合物及其在电致变色领域中的应用

说明书

一种以紫精和苯胺齐聚物作为电致变色基元，通过三元共聚合的方式制备的一种新型多色电致变色聚合物及其在电致变色领域中的应用，属于功能高分子材料技术领域。聚合物是由均苯四甲酸二酐单体，苯胺基双胺单体及紫精双胺单体通过三元共聚合反应制备而成。该聚合物材料在较低的驱动电压下(‑0.8V～0V～0.8V)可产生多种稳定可逆的颜色变化(紫色～无色～绿色～蓝色)，在电致变色材料领域具有巨大应用潜力。

技术领域

本发明属于功能高分子材料领域，具体涉及一种以紫精和苯胺齐聚物作为电致变色基元，通过三元共聚合的方式制备的一种新型多色电致变色聚合物及其在电致变色领域中的应用。

背景技术

电致变色是指材料的光学属性(反射率、透过率、吸收率等)在外加电场的作用下发生稳定、可逆变化的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。具有电致变色性能的材料称为电致变色材料，电致变色材料作为一种新型的功能材料，逐渐在智能窗、低能耗显示器、汽车自调光后视镜、智能可穿戴设备等多个领域展现出广阔的应用前景。

作为典型导电高分子的聚苯胺，由于其电化学活性高、转换电压低、循环稳定性好等优点，被认为是最有可能获得实际应用的电致变色聚合物材料。然而由于其分子中大尺寸的共轭结构及分子间强的氢键作用，使聚苯胺材料不熔不溶，加工性差，进而严重的影响了聚苯胺材料在电致变色领域的实际应用。而作为聚苯胺模型化合物的苯胺齐聚物，由于其确定的分子结构、良好的溶解性及与聚苯胺类似的氧化还原特性，引起了众多科研工作者的关注。苯胺齐聚物灵活的分子设计性使其可作为电致变色基元被引入到聚合物结构中，从而获得了一系列溶解性好、加工性能良好的苯胺基电致变色聚合物材料。该类聚合物基本保持了聚苯胺材料的电致变色性能。

紫精是1，1’-双取代基-4，4’-联吡盐，它的结构中有两个氮原子在不同的氧化还原态，可提供电子或接受电子，能够发生两次可逆的氧化-还原反应。紫精具有三种氧化还原状态，在氧化还原过程中伴随着颜色变化，是一种常见的有机小分子阴极着色材料。目前，对于紫精的研究大多集中于分子修饰，制备成溶液型电致变色器件，将其作为电致变色材料固定到导电基底上的研究还比较少。

发明内容

本发明的目的是提供一种由紫精单体与含有苯胺齐聚物链段的双胺单体通过三元共聚合的方式制备的多色电致变色聚合物及其在电致变色领域中的应用。该聚合物材料在较低的驱动电压(-0.8V～0V～0.8V)之间可产生多种稳定可逆的颜色变化(紫色～无色～绿色～蓝色)，在电致变色材料领域具有巨大应用潜力。

本发明所述的多色电致变色聚合物，其结构式如下式所示：

x，y均为正整数，30≤x≤60，10≤y≤20

(Ⅰ)

本发明首先利用还原态母体苯胺四聚体和二氟苯甲酰氯通过酰胺化反应得到含有苯胺齐聚物链段的双氟单体F(该单体的合成、表征等内容详见中国专利：201010293748.7，侧链型电活性聚芳醚聚合物及其制备方法)，然后将双氟单体F和4-氨基苯酚通过亲核取代反应制备出电活性苯胺基双胺单体M(该单体的合成、表征等内容详见中国专利：201410010359.7，侧链型电活性聚脲聚合物、制备方法及其在防腐方面的应用)；其次，利用三溴丙胺氢溴酸盐和4,4-联吡啶反应得到紫精双胺单体Z；最后，将两种双胺单体M、Z与均苯四甲酸二酐聚合得到本发明所述的多色电致变色聚合物。

本发明所述的多色电致变色聚合物的制备方法，其步骤如下：