一种电致变色材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种电致变色材料及其制备方法和应用，所述电致变色材料由含有不饱和双键的紫精类化合物以及含有不饱和双键的离子液体聚合而成。本发明专利技术提供的新型紫精功能化聚离子液体可以直接用作电致变色材料，无需支撑电解质，并具备高电容、较低的熔点、优良的热稳定性和电化学稳定性、可忽略的挥发性和不可燃性、可设计性好和电化学窗口宽等特点，同时兼顾支撑聚合物和导电基体双重功能。使用其制备得到的电致变色器件循环稳定性高、颜色变化明显、响应时间短、低驱动电压、低成本、制备工艺简单，同时解决了紫精小分子二聚和电解质泄漏问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种电致变色材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及光电材料
，尤其涉及一种电致变色材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]电致变色是指材料发生电化学反应，能够可逆地改变其光学性能(反射率、透过率和吸光度)，并且伴随着颜色的可逆变化。相比热致变色、光致变色和液晶调光玻璃等，电致变色对光学性能的调制是基于其氧化还原反应。此外，电致变色器件具有用户可控颜色变化、低功耗、低工作电压、光学性能连续可调、绿色环保和智能化等特点。因此，这类材料在电致变色智能窗、汽车自动防眩目后视镜、变色太阳镜、军事装备伪装、电子传感器和信息显示等领域已经被广泛使用。
[0003]紫精(1,1'
‑
二取代4,4'
‑
联吡啶盐)是一种典型的有机电致变色材料。相比无机电致变色材料，紫精类变色材料具备色彩丰富、颜色变化种类繁多、响应时间短、低驱动电压、成本低、可设计性等优势，但在电化学反应中，高浓度的紫精着色自由基阳离子在电极表面易形成二聚体，导致器件褪色不完全和循环稳定性差。而响应时间和循环稳定性是评价电致变色器件性能的两个重要因素。
[0004]CN102965096A公开了一种紫精化合物电致变色材料，其为化合物二氯化1
‑
(咔唑
‑
N
‑
己基)
‑
1'
‑
(膦酸二乙酯
‑2‑
乙基)
‑
4,4'联吡啶盐，利用新匹配方法，并将其制备成相互匹配的电致变色电极，组装获得的电致变色器件变色时间短，透过率差高，且性能稳定，制备技术可大量推广，适于实际生产及广泛应用。但是小分子紫精化合物会导致电致变色器件的褪色不完全、循环稳定性变差，同时可能会出现电解质泄露的问题。
[0005]CN110105336A公开了紫精衍生物的电致变色材料及其制备方法，该制备方法以4,4'
‑
联吡啶为原料，与1
‑
氯
‑
2,4
‑
二硝基苯进行Menschutkin反应合成1,1'
‑
双(2,4
‑
二硝基)
‑
4,4'
‑
联吡啶盐；然后N
‑
杂环化合物与对氟硝基苯通过芳香族亲核胺化制备4
‑
硝基化合物，后将4
‑
硝基化合物还原为4
‑
氨基化合物；最后将上述二步反应的产物进行Zincke反应得到目标产物。该现有技术中引入了吡咯基团和咔唑，改善了紫精化合物核心基团4,4'
‑
联吡啶上的缺电子状态，降低其电致变色电压；并可以得到双极性电致变色器件，实现更高的对比度，具有多种颜色变化，还可解决溶液型电致变色器件电解液泄漏的问题。但是该方案并未解决紫精化合物导致的循环稳定性差的问题。
[0006]因此，本领域亟待研究新型的电致变色材料，以使得电致变色器件同时兼具色彩丰富、颜色变化种类繁多、响应时间短、低驱动电压、成本低、可设计性以及高循环稳定性等特定。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种电致变色材料，尤其在于提供一种紫精功能化聚离子液体，克服了现有技术制备工艺复杂、颜色种类单一、响应时间
长、循环稳定性差、紫精小分子二聚以及溶液型电致变色器件漏液的不足的问题，该紫精功能化聚离子液体可以直接用作电致变色材料，并具备高电容、较低的熔点、优良的热稳定性和电化学稳定性、可忽略的挥发性和不可燃性、可设计性好和电化学窗口宽等特点，同时兼顾支撑聚合物和导电基体双重功能。使用其制备得到的电致变色器件颜色变化明显、响应时间短、低驱动电压、低成本，同时解决了紫精小分子二聚和电解质泄漏问题，具有良好的应用前景。
[0008]为达此目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]本专利技术提供一种电致变色材料，所述电致变色材料由含有不饱和双键的紫精类化合物以及含有不饱和双键的离子液体聚合而成。
[0010]本专利技术提供了一种通过将紫精类化合物与离子液体聚合而成的紫精功能化聚离子液体，由于锚固紫精自由基阳离子，抑制离子扩散，避免形成紫精二聚体，从而能够有效改善器件褪色不完全和循环稳定性差的问题，同时具有颜色变化明显、响应时间短、低驱动电压、低成本等问题。
[0011]优选地，所述含有不饱和双键的紫精类化合物包括如下化合物中的任意一种或至少两种组合：
[0012][0013]所述R选自C1
‑
C12(例如C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11等)烷基或C2
‑
C12(例如C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11等)烯基；
[0014]所述Z选自C1
‑
C12(例如C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11等)亚烷基或C2
‑
C12(例如C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11等)亚烯基；
[0015]所述X
—
选自I
—
、Cl
—
、Br
—
、ClO
4—
、BF
4—
、PF
6—
或TFSI
—
中的任意一种或至少两种组合。
[0016]优选地，所述含有不饱和双键的紫精类化合物包括二氯化1,1'
‑
二[4
‑
(乙烯基)苄基]‑
4,4'
‑
联吡啶盐、二氯化1,1'
‑
二[4
‑
(烯丙基基)苄基]‑
4,4'
‑
联吡啶盐、二溴化1,1'
‑
二[4
‑
(烯丙基基)苄基]‑
4,4'
‑
联吡啶盐、二氯化1
‑
丁基
‑
1'
‑
[4
‑
(烯丙基基)苄基]‑
4,4'
‑
联吡啶盐、二氯化1
‑
庚基
‑
1'
‑
[4
‑
(烯丙基基)苄基]‑
4,4'
‑
联吡啶盐或二氯化1
‑
庚基
‑
1'
‑
[4
‑
(乙烯基)苄基]‑
4,4'
‑
联吡啶盐的任意一种或至少两种组合。
[0017]优选地，所述含有不饱和双键的离子液体包括含有不饱和双键的咪唑类离子液体。
[0018]优选地，所述含有不饱和双键的离子液体包括子液体包括中的任意一种或至少两种组合；
[0019]所述R'选自C1
‑
C12(例如C2、C3、C4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电致变色材料，其特征在于，所述电致变色材料由含有不饱和双键的紫精类化合物以及含有不饱和双键的离子液体聚合而成。2.根据权利要求1所述的电致变色材料，其特征在于，所述含有不饱和双键的紫精类化合物包括如下化合物中的任意一种或至少两种组合：所述R选自C1
‑
C12烷基或C2
‑
C12烯基；所述Z选自C1
‑
C12亚烷基或C2
‑
C12亚烯基；所述X
—
选自I
—
、Cl
—
、Br
—
、ClO
4—
、BF
4—
、PF
6—
或TFSI
—
中的任意一种或至少两种组合；优选地，所述含有不饱和双键的紫精类化合物包括二氯化1,1'
‑
二[4
‑
(乙烯基)苄基]
‑
4,4'
‑
联吡啶盐、二氯化1,1'
‑
二[4
‑
(烯丙基基)苄基]
‑
4,4'
‑
联吡啶盐、二溴化1,1'
‑
二[4
‑
(烯丙基基)苄基]
‑
4,4'
‑
联吡啶盐、二氯化1
‑
丁基
‑
1'
‑
[4
‑
(烯丙基基)苄基]
‑
4,4'
‑
联吡啶盐、二氯化1
‑
庚基
‑
1'
‑
[4
‑
(烯丙基基)苄基]
‑
4,4'
‑
联吡啶盐或二氯化1
‑
庚基
‑
1'
‑
[4
‑
(乙烯基)苄基]
‑
4,4'
‑
联吡啶盐中的任意一种或至少两种组合。3.根据权利要求1或2所述的电致变色材料，其特征在于，所述含有不饱和双键的离子液体包括含有不饱和双键的咪唑类离子液体；优选地，所述含有不饱和双键的离子液体包括优选地，所述含有不饱和双键的离子液体包括中的任意一种或至少两种组合；所述R'选自C1
‑
C12烷基或C2
‑
C12烯基；所述Z'选自C1
‑
C12亚烷基或C2
‑
C12亚烯基；所述Y
—
选自I
—
、Cl
—
、Br
—
、ClO
4—

【专利技术属性】
技术研发人员：赵炜珍，王秀秀，郭丽娟，郑鹏轩，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：