[发明专利]一种电致变色聚合物及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种电致变色聚合物及其制备方法和应用。所述电致变色聚合物具有如式I所示结构。本发明中，通过对电致变色聚合物的结构进行设计，制备的电致变色聚合物具有较大的溶解度，且不会产生较大的空间位阻，从而不会阻碍掺杂粒子的进入，适用于作为电致变色材料，制备电致变色装置。

技术领域

本发明属于电致变色材料技术领域，具体涉及一种电致变色聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

电致变色是指在外加电压的驱动下，材料的光学性能(透射率或反射率等)在可见光范围内产生稳定的可逆变化的现象。在外观上，电致变色(EC，Electro chromic)材料通常表现为颜色及透明度的可逆变化。目前已有多种应用电致变色(EC)材料的电致变色(EC)装置面市，例如：用于减弱眩光的汽车后视镜，根据光线变化调节反射或吸收阳光的智能窗等。

在一般的电致变色混合材料中，包含n型材料和P型材料，紫精是常见的n型(即阳离子型，得到电子而变色)电致变色材料，与p型(即阴离子型，失去电子而变色)电致变色材料在溶液中形成互补写-擦(writing-erasing)体系。在电场作用下，体系中两种互补离子可自由扩散或迁移到电解质表层，紫精从电极处获得电子，由氧化态转变到还原态，对应的阴离子材料在电极上失去电子，由还原态转变为氧化态，材料由无色变为有色；自擦除(self-erasing)过程中，两种离子从电解质表层迁移到溶液内部，相遇后电子转移，材料褪色，常见的P型材料如吩嗪、吩噻衍生物等。

聚(3,4-丙烯二氧基噻吩)作为电致变色材料具有光学对比度大，响应速度快的优点，具有极大的工业化的应用潜力。然而，能否在实际中应用，电致变色器件的稳定性起着决定性的作用。对其稳定性影响起着重要作用的分别是其组成的三部分：电致变色层，电解质层以及离子存储层。关于电致变色的光学性能衰减的机理，有研究认为是氧化还原的循环过程中，离子的掺杂与脱掺杂的不完全导致活性位点被覆盖，引起了电致变色的衰减。所以提出选择与电致变色材料适配的掺杂离子可以有效地改善电致变色的稳定性。电致变色的器件在工作时还涉及到了离子的迁移传输。离子存储层与电致变色层的电荷平衡至关重要。选用聚(3,4-丙烯二氧吡咯)(MCCP)作为PProDOT的对电极材料，形成电荷量的平衡，有效地提升了器件的稳定性。然而，电致变色器件最重要的部分是电致变色层，上述的适配可能具有唯一性。所以从电致变色材料本身结构的角度来提升器件的稳定性至关重要。因此，如何提供一种具有较大溶解度，且不会产生较大的空间位阻的嵌段聚合物，使其作为电致变色材料制备电致变色层，已成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电致变色聚合物及其制备方法和应用。本发明中，通过对电致变色聚合物的结构进行设计，制备的电致变色聚合物具有较大的溶解度，且不会产生较大的空间位阻，从而不会阻碍掺杂粒子的进入，适用于作为电致变色材料，制备电致变色装置。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种电致变色聚合物，所述电致变色聚合物具有如式I所示结构：

其中，R₁和R₂各自独立地选自氢原子、C2～C20酰基、C1～C20直链或支链烷基中的任意一种，R₃为C1～C18直链或支链烷基；

a、c为大于0的整数，b为≥0的整数；

n为3～100的整数。

本发明中，通过对电致变色聚合物的结构进行设计，使电致变色聚合物具有较大的平面性，可以形成致密的分子堆积，且喹喔啉基团上具有的两个N原子具有较强的吸电子能力，通过在喹喔啉基团上引入单个烷氧基，可以有效的提升电致变色聚合物的溶解性，且制备得到的电致变色聚合物不会产生较大的空间位阻，从而不会阻碍掺杂粒子的进入。本发明提供的电致变色聚合物适用于作为电致变色材料，制备电致变色装置。