[发明专利]一种蓝色电致变色材料及其制备方法与组件

说明书

技术领域

本发明涉及电致变色材料领域，特别涉及一种蓝色电致变色材料及其制备方法与组件。

背景技术

电致变色材料是近年来材料科学研究的热点之一。与无机、有机小分子电致变色材料相比，聚合物电致变色材料优势在于较好的颜色效率；快速的电致变色响应；良好的化学稳定性；易于制备；较高的循环寿命；色彩记忆功能；颜色深浅可以调节等优势[1]。德国拜耳公司在1991年首先合成出了聚噻吩的衍生物聚乙撑二氧噻吩,即PEDOT，它是一种蓝色至透明的噻吩类电致变色聚合物。在此之后一系列的蓝色聚噻吩类电致变色聚合物被开发出来，但已有的蓝色聚噻吩类电致变色材料普遍具有透过率差的缺陷，并且没有研发出来能够大量生产蓝色聚噻吩类电致变色材料的方法，限制了其推广及应用。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种新型的蓝色电致变色材料，所述材料颜色可以在蓝色和透明之间转化，循环寿命大于五千次，可用于电致变色窗，后视镜，变色显示器等装置，可以电聚合在ITO玻璃表面成膜，其特点为驱动电压低（±1V以内），响应时间较快，着色态和消色态的透过率差较大（达77.5%）可用于电致变色窗、变色显示器等器件。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种如式Ⅰ所示的蓝色噻吩电致变色材料，

其中，n为1、2或3，对应化合物的中文名称分别为3，4-（2，2-二（2-氧代-3-苯基丙基））丙撑二氧噻吩，3，4-（2，2-二（2-氧代-3-苯基丁基））丙撑二氧噻吩，3，4-（2，2-二（2-氧代-3-苯基戊基））丙撑二氧噻吩。

更优选的，所述n=1，所述材料为如式Ⅱ所示的3，4-（2，2-二（2-氧代-3-苯基丙基））丙撑二氧噻吩：

上述化合物具有理想的理化性能，其颜色可以在蓝色和透明之间转化，循环寿命大于三千次，可用于电致变色窗，后视镜，变色显示器等装置，可以电聚合在ITO玻璃表面成膜，其特点为驱动电压低（±1V以内），响应时间较快，着色态和消色态的透过率差较大（达77.5%）可用于电致变色窗、变色显示器等器件。

本发明的第二目的在于提供一种上述蓝色噻吩电致变色材料的制备方法，所述制备方法简单易行且收率高，进一步提高了蓝色噻吩电致变色材料的可推广性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

步骤1：将噻吩与溴素在加热条件下发生卤代反应得到四溴噻吩；

步骤2：四溴噻吩和锌粉在乙酸的作用下发生还原反应得到3,4-二溴噻吩；

步骤3：3,4-二溴噻吩与甲醇钠在催化剂作用下发生醚化反应得3,4-二甲氧基噻吩；

步骤4：3,4-二甲氧基噻吩与二溴新戊二醇在催化剂的催化作用下发生醚交换反应得3，4-（2，2-二溴甲基）丙撑二氧噻吩；

步骤5：3，4-（2，2-二溴甲基）丙撑二氧噻吩分别与苯甲醇、苯乙醇及苯丙醇在NaH的存在下加热发生醚化反应，分别得到3，4-（2，2-二（2-氧代-3-苯基丙基））丙撑二氧噻吩、3，4-（2，2-二（2-氧代-3-苯基丁基））丙撑二氧噻吩和3，4-（2，2-二（2-氧代-3-苯基戊基））丙撑二氧噻吩。

其中，步骤1中噻吩与溴素的用量比范围为1:4～1:6，优选1:5。反应溶剂可选氯仿或二氯甲烷，优选氯仿，反应温度为60～80℃，优选80℃。反应时间为24～48h，优选24小时。

步骤2中反应物四溴噻吩和锌粉的用量比为1:5～1:8，优选1：6，反应溶剂为乙酸水溶液，其中乙酸和水的比例为2:1～3:1，优选3:1，反应条件为室温反应12～24h，优选12h。

步骤3中3,4-二溴噻吩与甲醇钠的用量比为1:3～1:5，优选1:4，催化剂为CuI、反应溶剂为甲醇，催化剂的用量为3,4-二溴噻吩的物质的量的10%～25%，优选25%，反应温度为60～80℃，优选80℃，反应时间为48～72h，优选72h。

步骤4中3,4-二甲氧基噻吩与二溴新戊二醇的用量比为1:1.5～1:3，优选1:2，催化剂为对甲苯磺酸，反应溶剂为三氯甲烷或甲苯，优选甲苯，催化剂的用量为3,4-二甲氧基噻吩的物质的量的10%～15%，优选15%，反应温度为100～130℃，优选120℃，反应时间为18～24h，优选24h。