一种电致荧光变色聚合物和纳米粒子及器件制造技术

本发明专利技术提供了一种电致荧光变色聚合物和纳米粒子及器件，属于电致变色技术领域。所述电致荧光变色聚合物的结构式如式(1)或式(2)所示。本发明专利技术通过组合策略将电致酸分子与酸响应分子共同接枝到聚合物上，利用位于中间的聚合物P的高分子链分散电致酸单元与酸响应单元，有效克服了电致荧光变色聚合物π

【技术实现步骤摘要】
一种电致荧光变色聚合物和纳米粒子及器件


[0001]本专利技术涉及电致变色
，特别涉及一种电致荧光变色聚合物和电致荧光变色纳米粒子及电致荧光变色器件。

技术介绍

[0002]电致变色是指某些材料的光学属性(如颜色、荧光、透光率)在外加电场下发生可逆变化的过程，具有电致变色属性的材料统称为电致变色材料，其变色的基本原理是：在电场作用下，材料分子或者基团经历氧化还原反应，例如，一些有机分子或者基团在氧化前的酸性较弱，而在氧化后酸性显著增强，进而使自身颜色发生变化。电致变色技术具有视角宽、驱动电压低、无功耗记忆等优点，被广泛应用于建筑物玻璃、汽车和飞机驾驶舱挡风玻璃、安全眼镜及数字显示器等领域。
[0003]目前，电致变色材料中，有机小分子材料具有合成成本低、反应速度快、高光学性质与颜色多样化等优点而受到广泛关注，但仍然有许多缺点需要克服。现有报道的电致变色体系大都是有机小分子的行为，电致酸部分与酸响应部分是同一个分子的两个基团或者是两个不同分子的组合，在电致酸被氧化时，质子由有机小分子上的电致酸基团传递到酸响应基团、或者由电致酸分子传递到酸响应分子，在氧化态的电致酸被还原时，质子又由有机小分子上的酸响应基团转移到电致酸基团、或者由酸响应分子转移到电致酸分子上；质子被酸响应部分接受和给出会造成其颜色的变化。但是，前述有机小分子的电致酸基团与酸响应基团的分子内作用或者电致酸分子与酸响应分子的分子间作用会导致诸多问题：1)、由于有机小分子无法独自成膜并且溶解度有限，电致荧光变色器件中有机小分子起着色效果的基元比较少，导致电致荧光变色的荧光对比度比较低；2)、有机小分子的扩散作用明显，电刺激使其着色后，有机小分子会发生扩散远离电极，导致器件颜色衰减，使得着色的双稳态的效果变差，施加反电压时，由于着色分子或者电致酸分子扩散远离电极，导致器件褪色较慢；3)、由于电致酸分子与酸响应分子距离较远，使质子的传递距离较长，或者同时包含电致酸基团和酸响应基团的有机小分子离电极较远，使电致荧光变色器件具有较慢的响应速度；4)、有机荧光小分子的大都普遍具有刚性平面结构的大π共轭体系，易发生强烈的分子间π
‑
π堆积作用，从而造成聚集荧光猝灭效应，使激发态的能量通过非辐射跃迁形式消耗，导致弱发光甚至不发光；5)、由于聚集荧光猝灭效应，基于有机小分子制备的电致荧光变色器件的荧光量子产率很低，导致器件效率低、亮度低。
[0004]为了解决有机小分子着色对比度低、双稳态性能差、响应速度慢的问题，在先前的研究中，基于组合策略，将电致酸分子与酸响应分子结合成单分子并将其接枝到聚合物骨架上，用于制备高分子聚合物电致变色材料，克服了有机小分子易发生扩散的缺陷，有利于维持双稳态、提高响应性。但是，该策略下合成的现有聚合物电致变色材料由于共振能量转移而导致能量消耗，只能发出微弱荧光或者没有荧光，因而限制了其应用场景。

技术实现思路

[0005]针对以上现有技术中的问题，本专利技术提供了一种新型的电致荧光变色聚合物和电致荧光变色纳米粒子，并利用其制备电致荧光变色器件。
[0006]为实现上述目的，本专利技术具体通过以下技术方案实现：
[0007]本专利技术提供了一种电致荧光变色聚合物，所述电致荧光变色聚合物的结构式如式(1)或式(2)所示：
[0008][0009]式(1)
‑
(2)中，Y选自O、S、Si(CH3)2中的任意一种；
[0010]R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8选自氢(H)、羟基(
‑
OH)、卤素、氨基(
‑
NH3)、C1‑
C
24
烷基、C1‑
C
24
取代烷基、C1‑
C
24
烷氧基、C1‑
C
24
烷氨基、C6‑
C
24
芳基、同时含有芳香环和烷烃的C7‑
C
24
间的基团中的任意一种；
[0011]P选自以苯乙烯、苯丙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸异戊酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸异戊酯、甲基丙烯酸己酯、乙二醇、乙烯醇、氨基甲酸酯、乙烯、碳酸酯、酰胺、四氟乙烯、对苯二甲酸二乙酯、对苯二甲酸丁二酯、醋酸乙烯、硅酮、丙烯腈、三氟氯乙烯、乙烯腈、丁二烯和二甲基硅酸酯中的一种或多种为单体形成的聚合物，所述聚合物包括由单一单体形成的单聚物或者不同任意单体之间形成的共聚物；
[0012]Ar1选自C6‑
C
12
芳香环、C6‑
C
12
取代芳香环中的任意一种，其中芳香环选自苯、萘、蒽、菲、芴、芘、苝、荧蒽、并四苯、并五苯中的任意一种。
[0013]进一步地，R9选自结构式如式(3)
‑
(6)所示中的任意一种；
[0014][0015]式(3)
‑
(6)中，X选自氧(O)、氨基、C1‑
C
24
烷基、C1‑
C
24
取代烷基、C1‑
C
24
酰基、C1‑
C
24
烷氧基、C1‑
C
24
烷氨基、C1‑
C
24
间的酰氨基、C6‑
C
24
芳基中的任意一种；
[0016]Z1选自氢、C1‑
C
24
烷基、C1‑
C
24
取代烷基、C1‑
C
24
酰基、C1‑
C
24
烷氧基、C6‑
C
24
芳基、同时含有芳香环和烷烃的C7‑
C
24
间的基团中的任意一种；
[0017]Ar2选自C6‑
C
12
芳香环、C6‑
C
12
取代芳香环中的任意一种，其中芳香环选自苯、萘、蒽、菲、芴、芘、苝、荧蒽、并四苯、并五苯中的任意一种。
[0018]进一步地，所述电致荧光变色聚合物中酸响应单元、电致酸单元和聚合物单体的物质的量之比为1：0.0001
‑
10000：0.00001
‑
100000。
[0019]进一步地，所述电致荧光变色聚合物的结构式如(1
‑
V)
‑
(1
‑
VIII)或(2
‑
V)
‑
(2
‑
VIII)所示：
[0020][0021]另外，本专利技术提供了一种含有如上所述的电致荧光变色聚合物的电致荧光变色纳米粒子，所述电致荧光变色纳米粒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电致荧光变色聚合物，其特征在于，所述电致荧光变色聚合物的结构式如式(1)或式(2)所示：式(1)
‑
(2)中，Y选自O、S、Si(CH3)2中的任意一种；R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8选自氢、羟基、卤素、氨基、C1‑
C
24
烷基、C1‑
C
24
取代烷基、C1‑
C
24
烷氧基、C1‑
C
24
烷氨基、C6‑
C
24
芳基、同时含有芳香环和烷烃的C7‑
C
24
间的基团中的任意一种；P选自以苯乙烯、苯丙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸异戊酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸异戊酯、甲基丙烯酸己酯、乙二醇、乙烯醇、氨基甲酸酯、乙烯、碳酸酯、酰胺、四氟乙烯、对苯二甲酸二乙酯、对苯二甲酸丁二酯、醋酸乙烯、硅酮、丙烯腈、三氟氯乙烯、乙烯腈、丁二烯和二甲基硅酸酯中的一种或多种为单体形成的聚合物，所述聚合物包括由单一单体形成的单聚物或者不同任意单体之间形成的共聚物；Ar1选自C6‑
C
12
芳香环、C6‑
C
12
取代芳香环中的任意一种，其中，所述芳香环选自苯、萘、蒽、菲、芴、芘、苝、荧蒽、并四苯、并五苯中的任意一种。2.根据权利要求1所述的电致荧光变色聚合物，其特征在于，R9选自结构式如式(3)
‑
(6)所示中的任意一种；所示中的任意一种；式(3)
‑
(6)中，X选自氧(O)、氨基、C1‑
C
24
烷基、C1‑
C
24
取代烷基、C1‑
C
24
酰基、C1‑
C
24
烷氧基、C1‑
C
24
烷氨基、C1‑
C
24
间的酰氨基、C6‑
C
24
芳基中的任意一种；Z1选自氢、C1‑
C
24
烷基、C1‑
C
24
取代烷基、C1‑
C
24
酰基、C1‑
C
24
烷氧基、C6‑
C
24
芳基、同时含有芳香环和烷烃的C7‑
C
24
间的基团中的任意一种；Ar2选自C6‑
C
12
芳香环、C6‑
C
12
取代芳香环中的任意一种，其中，所述芳香环选自苯、萘、蒽、菲、芴、芘、苝、荧蒽、并四苯、并五苯中的任意一种。3.根据权利要求1所述的电致荧光变色聚合物，其特征在于，所述电致荧光变色聚合物中酸响应单元、电致酸单元和聚合物单体的物质的量之比为1：0.0001
‑
10000：0.00001
‑
100000。4.根据权利要求1所述的电致荧光变色聚合物，其特征在于，所述电致荧光变色聚合物的结构式如(1
‑
V)
‑
(1
‑
VIII)或(2
‑
V)
‑
(2
‑
VIII)所示：
5.一种电致荧光变色纳米粒子，其特征在于，包括：如权利要求1
‑
4任一项所述的电致荧光变色聚合物、外加聚合物骨架、电解质和增塑剂，所述电致荧光变色聚合物、所述电解质和所述增塑剂包覆于所述外加聚合物骨架中。6.根据权利要求5所述的电致荧光变色纳米粒子，其特征在于，所述电致荧光变色聚合物、所述外加聚合物骨架、所述电解质和所述增塑剂的质量比为1：0.001
‑
1000：0.001
‑
1000：0.001
‑
1000。7.根据权利要求5所述的电致荧光变色纳米粒子，其特征在于，所述外加聚合物骨架包括含有芳香环的C2‑
C
24
烯烃聚合物、含有芳香环的C2‑
C
24
烯烃聚合物的衍生物、含有芳香环的C2‑
C
24
烯烃的共聚物、含有芳香环的C2‑
C
24
烯烃衍生物的聚合物和共聚物、含有芳香环的聚合物以及类似物、聚硅氧烷以及聚硅氧烷衍生物中一种或多种；所述电解质包括含金属离子的无机金属盐类、含金属离子的有机金属盐类、四烷基季铵盐和/或离子液体，所述金属离子选自Li、Na、K、Rb、Cs、Cu和Ag盐中一种或多种；所述离子液体包括丁基三甲基铵双(三氟甲磺酰)亚胺、三丁基甲基二丁基磷酸铵、三丁基甲基氯化铵、三丁基甲基甲基碳酸铵、三乙基甲基二丁基磷酸铵、三氟甲基磺酸四乙基铵、三辛基甲基硫酸氢铵、乙基二甲基丙基铵双(三氟甲基磺酰)亚胺、二乙基甲基
‑
(2
‑
甲氧乙基)铵基双(三氟甲磺酰基)酰亚胺、十七氟辛磺酸四丁基铵、四丁基亚硝酸铵、四丁基氢氧化铵、四丁基甲磺酸铵、四丁基铵双三氟甲烷磺酰亚胺、四丁基铵琥珀酰亚胺、四己基硫酸氢铵、四己基碘化铵、四庚基氯化铵、四庚基溴化铵、四正丁铵三碘盐、四氟硼酸四己基
铵、四氯十二烷基铵、四溴十二烷基铵、四甲基氢氧化铵、四癸基溴化铵、四辛基氯化铵、甲基三丁基硫酸铵甲酯、甲基三(十八烷基)溴化铵、甲基三辛基硫代水杨酸铵、甲基
‑
三辛基铵双(三氟甲基磺酰)亚胺、2
‑
羟乙基
‑
三甲基铵L
‑
(+)
‑
乳酸盐、2
‑
羟基
‑
N,N
‑
二(2
‑
羟乙基)
‑
N
‑
甲基乙铵硫酸甲酯盐、苄基二甲基十四烷基氯化铵、苯甲酸四丁基铵、苯硫酚四丁基铵、醋酸胆碱、1
‑
丁基溴化吡啶、1
‑
丁基
‑4‑
甲基吡啶六氟磷酸盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基吡啶双(三氟甲磺酰)亚胺、1
‑
丁基
‑4‑
甲基吡啶四氟硼酸盐、1
‑
丁基
‑4‑
甲基碘化吡啶、1
‑
乙基吡啶鎓四氟硼酸酯、1
‑
(3
‑
氰丙基)氯化吡啶、3
‑
甲基
‑1‑
丙基吡啶双(三氟甲基磺酰)亚胺、1
‑
丁基
‑
2,3
‑
二甲基咪唑六氟磷酸盐、1
‑
丁基
‑
2,3
‑
二甲基咪唑四氟硼酸盐、1
‑
丁基
‑
2,3
‑
二甲基咪唑四氟硼酸盐、4
‑
(3
‑
丁基
‑1‑
咪唑)
‑1‑
丁烷磺酸盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑乙酸盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑二氰胺盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑六氟磷酸盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑六氟锑酸盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑双(三氟甲基磺酰)酰亚胺、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯化物、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑溴化物、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑甲磺酸盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑硝酸盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑硫酸氢盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑硫酸甲酯、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑硫酸辛酯、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑碘化物、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑碳酸氢盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑磷酸二丁酯、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑鎓三氟甲磺酸盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑鎓四氯铝酸盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑鎓甲苯磺酸盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑鎓硫氰酸盐、1,2,3
‑
三甲基咪唑甲磺酸、1
‑
丙基
‑3‑
甲基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)亚胺、1
‑
乙基
‑
2,3
‑
二甲基咪唑六氟磷酸盐、1
‑
乙基
‑
2,3
‑
二甲基咪唑鎓四氟硼酸酯、1
‑
乙基
‑
2,3
‑
二甲基咪唑鎓三氟甲磺酸盐、1
‑
乙基
‑
2,3
‑
二甲基咪唑鎓乙基硫酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑L
‑
(+)
‑
乳酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑二丁基磷酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑二乙基磷酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑二氨腈、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑二甲基磷酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑六氟磷酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑啉双(五氟乙基磺酰基)亚胺、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑1,1,2,2
‑
四氟乙基磺酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑四氯铝酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑甲基硫酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑甲基磺酸盐、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇模，刘雪松，张晓安，张蔚然，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：