[发明专利]电致变色材料及电致变色器件

说明书

本案为分案申请，原申请的申请日为：2012年11月14日，申请号为：201210482670.2，原申请的名称为《电致变色材料及电致变色器件》。

技术领域

本发明涉及一种电致变色材料，具体指一种应用于自动变暗的防眩目后视镜及相关调光玻璃等领域的电致变色材料及其采用该电致变色材料制备的电致变色器件。

背景技术

电致变色材料在直流电压的作用下，材料发生氧化或还原导致其对可见光透射或反射产生可逆变化。目前电致变色材料主要分为无机电致变色材料和有机电致变色材料，无机电致变色材料主要为三氧化钨、氧化镍、氧化铱或氧化钛等金属氧化物，有机电致变色材料主要包括聚苯胺、聚噻吩、紫晶或吩噻嗪类化合物及其衍生物。电致变色材料虽然已经在防眩目后视镜领域得到应用，但还是由于化合物自身特点而引起的变色/褪色慢，稳定性较差，变色材料残留等缺点。因此在实际应用中受到一定的局限性。在发明专利200480031402.2中提出紫晶化合物在变色与褪色过程中具有如下结构：

当紫晶化合物处于还原态时，两个吡啶季铵盐环呈正交状态，减少位阻，非常稳定，显现出无色透明状态。当紫晶化合物得到一个电子时，两个吡啶季铵盐之间具有了双键且出现在一个平面内，产生共振，因而产生深色。当紫晶分子结构出现平面结构时，分子之间易于形成共轭结构，出现芳环之间的重叠，分子结构之间出现有序性，紫晶的颜色因此也由深色变为浅黄色。此时紫晶类化合物易于遭受不可逆的破坏，电致变色器件的寿命因此而缩短。

此外，由于R1和R2基团的供电子性，使得紫晶类衍生物在变色之后易产生变色积聚在吡啶环上，褪色时间较长。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种电致变色材料，该电致变色材料中的阴极电致变色材料是在吡啶环上带有各种取代基，有助于提高紫晶类化合物在变色过程中结构由正交状态转变成为平面状态时两种状态的电势差ΔE，具有高寿命、快速变色与褪色的特点。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种电致变色器件，该器件具有寿命长，变色与褪色速率快的特点，可适用于汽车防眩目后视镜领域或建筑用调光玻璃的智能窗。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种电致变色材料，其特征在于：该电致变色材料由阴极电致变色材料和阳极电致变色材料组成的混合物，所述阴极电致变色材料的化学结构通式为：下列的结构通式一、结构通式二或结构通式三：

上述中：R₁，R₁为碳原子数为1～20的正构烷烃或异构烷烃；

R₃，R₄为碳原子数为1～4的正构烷烃或异构烷烃或甲氧基或乙氧基或羧基；

R₅，R₆为F或Cl或Br或NO₂或SO₃H；

R₇，R₈为碳原子数为1～3的烷烃或O或N或S杂原子；

R₉，R₁₀为R₃，R₄为碳原子数为1～4的烷烃或烷烃异构体或甲氧基或乙氧基或羧基；

X为Cl^-，Br^-，BF4^-或PF6^-；

所述阳极电致变色材料为聚乙烯基咔唑，其化学结构通式为：

其中的n表示聚合度，即为自然数。

作为改进，所述阴极电致变色材料的制备方法，包括以下步骤：

1)、合成4，4’-联吡啶衍生物：将含有取代基的吡啶和金属钠加入到反应瓶中，所述吡啶和金属钠摩尔比为：35～45：1，然后加热到100～120℃回流20～28小时，反应完成之后，冷却至室温，并将混合物倒入冰块中，使金属钠反应完毕，得到油水状混合物，进行油水分离；将所得的油状物中加入无水硫酸钠，静置16～24小时，然后减压旋蒸除去过量的含有取代基的吡啶，减压旋蒸之后所得的产物在乙醇溶液中进行重结晶，得到白色或浅黄色产物，即为4，4’-联吡啶衍生物；