[发明专利]一种聚合物电致变色织物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电致变色材料，尤其是一种低成本、易变色可控、循环可逆的电致变色织物及其制备方法。

背景技术

电致变色是指在外界电场的作用下，材料发生氧化或还原导致其对光透射或反射产生可逆变化，在外观上表现为颜色的可逆变色现象。按材料的结构划分，它一般可分为无机电致变色材料(如WO₃、V₂O₅、NiO等)和导电聚合物(聚苯胺类、聚噻吩类、聚吡咯类等)两大类。无机电致变色材料具有颜色对比度高、循环稳定性高、附着力强及热稳定性高等优点。与前者相比，导电聚合物电致变色材料具有以下优点：①具有良好的电化学氧化还原可逆性；②颜色变化的响应时间快；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有一定的储存记忆功能；⑦有较好的化学稳定性。电致变色材料由于没有视角限制，且色彩丰富、响应时间快，具有广阔的市场应用前景。将电致变色材料添加到织物中，制成电致变色织物即人们梦寐以求的“变色龙”织物，它能够通过弱电调节自身的颜色与外界环境保持一致，在军事伪装、智能材料、新型显示器件及信息存储器件等方面具有潜在应用价值。在各种导电聚合物电致变色材料中，聚苯胺以其成本低、光学质量好、颜色转换快、循环可逆性好等优点倍受人们的关注。

聚苯胺(PANI)属于典型的具有共轭电子体系的导电聚合物，它是由氧化单元和还原单元组成，x代表它的氧化程度，y代表它的还原程度，A^-代表对阴离子，其结构式如下：

一般而言，PANI可以通过化学掺杂、电化学掺杂、质子酸掺杂和物理掺杂等手段来实现导电，但以质子酸掺杂最为常见。通过质子酸掺杂，质子进入高聚物链上，使链带正电，为维持电中性，对阴离子也进入高聚物链，掺杂后链上电子数目不发生变化，其导电性能大大提高。

聚苯胺的生成先由苯胺氧化成低聚物，再进一步自催化生成高聚物。它的室温电导率依赖于质子化程度和PANI的氧化态，并由质子化引起PANI的绝缘体-半导体-导体的转变。当电压在-0.2～1.0V变化时，聚苯胺薄膜的颜色出现从无色、绿色、蓝色、紫色的变化，分别对应于聚苯胺的完全还原态、中间氧化态、高氧化态、全氧化态的变化。当电压控制在-0.2～0.6V范围内，可实现无色、淡黄色、绿色的可逆变化，可循环使用，响应时间较短。