一种导电聚合物基电致变色膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种导电聚合物基电致变色膜及其制备方法，属于高分子电致变色材料技术领域。该方法是将苯胺、间甲基苯胺与3，4-异丙基二氧噻吩三种单体，采用化学氧化共聚后，制备三元导电共聚物，并经分离、与聚酰胺类高分子形成共混溶液，将共混溶液采用采用喷涂或刷涂或入浸方式涂覆于导电玻璃或导电薄膜的表面，待溶剂挥发后，制得导电聚合物基电致变色膜。本发明专利技术方法制备工艺简单、加工性强、成本低廉，制备的电致变色膜特性良好、俯着力高、适用性广。将本发明专利技术产品与离子导电层、离子吸收层复合后，可方便制备形态多样的电致变色玻璃、薄膜等器件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子电致变色材料
，具体涉及。
技术介绍
随着能源紧张与环境的恶化，节能减排材料的研究与开发成为人们广泛关注的一个重要问题。电致变色材料在外加电场的作用下可使材料外观上表现为颜色和透明度的可逆变化，因此，可选择性地吸收或反射外界的热辐射和内部的热扩散，减少办公大楼和民用住宅在夏季保持凉爽和冬季保持温暖而必须消耗的大量能源，具有很强的节能、低碳特征。近年来，该类型材料已成为世界各国竞相研制的一类高新产品。电致变色材料一般为电致变色层、离子导电层、离子吸收层等多层单元的复合体。其中，电致变色层最为关键，可分为无机电致变色和有机电致变色层。目前，市场上电致变色层主要以三氧化钨膜为主。该膜是在高压、高温条件下，通过溅射涂覆于基体材料表面而形成，这就限制了基体材料的属性，必须要求其耐高压、高温，因此，无机电致变色基体材料主要为导电玻璃，致使获得的电致变色产品价格昂贵，制约了其推广应用。与三氧化钨膜等无机电致变色层相比，有机电致变色膜材料开发较晚，但其易于加工、低驱动电压、高透光对比度、长使用寿命等优势，使得有机电致变色膜成为最有前途的变色材料，其中，尤以导电聚合物基电致变色膜最为弓I人关注。导电聚合物基电致变色膜中研究较多的为聚苯胺与聚噻吩类导电聚合物。聚苯胺类导电聚合物除具合成方便、成本低廉、稳定性好等特点以外，由于其可溶解在一般的有机溶剂中，因此可加工性相对较好，是最具应用价值的一类导电聚合物，但其变色不丰富的缺点则制约了其在电致变色领域中的应用。聚噻吩类导电聚合物具有良好的电致变色性能，但其价格昂贵、不易溶解、加工困难的缺点则致使其难以大规模工业化。因此，近年来，尝试以多种共轭单体进行共聚，以期优势互补，成为构建导电聚合物基电致变色膜的新思路。如中国专利CN 101020757A公开了以苯胺与对苯二胺共聚物制备显示红绿蓝三原色的电致变色膜；J. Yamasaki S等制备了聚对苯二甲酰对苯二胺-聚苯胺-聚邻苯二胺复合膜，发现该膜具有良好的电致变色性(J. Yamasaki S. Three-color electrochronism ofan aramid film containing polyaniline and poly(o-phenylenediamine. SyntheticMetals, 1999，102:1157)，但他们并未以苯胺类单体与噻吩类单体共聚后，研究其电致变色特性。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的技术问题，提供。本专利技术所提供的导电聚合物基电致变色膜由下述质量百分数的原料组成 苯胺/间甲基苯胺/3，4_异丙基二氧噻吩三元共聚物 95-99聚酰胺类高分子5-1 所述的苯胺/间甲基苯胺/3，4-异丙基二氧噻吩三元共聚物由苯胺、间甲基苯胺、3，4-异丙基二氧噻吩三种单体通过化学氧化聚合方法获得，所述三元共聚物中的苯胺、间甲基苯胺、3，4_异丙基二氧噻吩的摩尔比为70: (30 - 40): (10 w 20);所述聚酰胺类高分子为尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙1010中的一种或两种以上的混合，其数均分子量为50000 ^ 150000。本专利技术所提供的导电聚合物基电致变色膜的制备方法具体步骤如下 (1)制备苯胺/间甲基苯胺/3,4-异丙基二氧噻吩三元共聚物 按规定量将苯胺、间甲基苯胺、3，4-异丙基二氧噻吩三种单体加入至O. 3 - Imol/L盐酸溶液，所述盐酸溶液与三种单体体积之和的体积比为200:1，在温度为一 5 - (TC的低温下搅拌Ih后，再一次性加入硝酸铈铵，所述硝酸铈铵与三种单体质量之和的质量比为 3:1，持续搅拌48h后，将产物经抽滤，用乙醇、O. 3 - lmol/L盐酸溶液洗涤后，于40°C真空干燥后收集，制得苯胺/间甲基苯胺/3，4-异丙基二氧噻吩三元共聚物； (2)制备苯胺/间甲基苯胺/3，4_异丙基二氧噻吩三元共聚物、聚酰胺类高分子与间甲酚的共混溶液 按规定量将所述步骤(I)制备的苯胺/间甲基苯胺/3，4_异丙基二氧噻吩三元共聚物与聚酰胺类高分子加入至间甲酚中，所述间甲酚与三元共聚物的质量比为200:1，于50°C…70°C溶解24h，制得苯胺/间甲基苯胺/3，4-异丙基二氧噻吩三元共聚物、聚酰胺类高分子与间甲酚的共混溶液； (3)制备导电聚合物基电致变色膜 将步骤(2)制得的共混溶液，采用喷涂或刷涂或入浸方式涂覆于导电玻璃或导电薄膜的表面，待溶剂挥发后，制得导电聚合物基电致变色膜。本专利技术方法制得的电致变色膜的主要性能为 附着力(画圈法) I W 2级 电位与颜色关系一 O. 5 μ OV :红色；O μ I. 5V :绿色；I. 5 ^ 3. 9V :蓝色 响应时间O. 5 ^ 2 s 适用温度一 20 μ 60 0C 可循环次数L 6X105 ^ 3· 8X105 本专利技术的电致变色膜主要成分之一苯胺/间甲基苯胺/3，4_异丙基二氧噻吩三元共聚物，充分发挥了聚苯胺类与聚噻吩类导电聚合物各自优势，很好地解决了由纯聚苯胺类所制备的电致变色膜变色不丰富的缺点，同时也克服了纯聚噻吩类导电聚合物所制备的电致变色膜难以大规模工业化的不足。此外，本专利技术产品主要成分之二聚酰胺类高分子，可有效解决纯导电聚合物成膜后易破碎、开裂以及附着力差等缺点。本专利技术的导电聚合物基电致变色膜，充分发挥了聚苯胺类与聚噻吩类导电聚合物各自优势，很好地解决了由纯聚苯胺类与纯聚噻吩类导电聚合物各自所制备的电致变色膜的不足。本专利技术产品制备工艺简单、加工性强、成本低廉、电致变色特性良好、性能优良、适用性广。将本专利技术产品与离子导电层、离子吸收层复合后，可方便制备形态多样的电致变色玻璃、薄膜等器件。具体实施例方式本专利技术的导电聚合物基电致变色膜的附着力采用画圈法测试，电致变色性能测试采用电致变色循环测试仪器检测，具体方法如下将2 g苯胺/间甲基苯胺/3，4_异丙基二氧噻吩三元共聚物、聚酰胺与间甲酚的共混溶液涂覆于4X5cm2面积的导电玻璃或导电薄膜基材表面，并干燥，预留4Xlcm2面积做正极。另取一 4X 5cm2面积的导电玻璃或导电薄膜基材,将O. 05g三氟磺酸锂、O. Ig聚乙烯醇与5g水组成的电解质溶液涂覆于其上，并预留4X Icm2面积做负极。而后，将涂有电解质溶液的导电基材紧贴于涂有电致变色膜的表面，室温下放置6h后，将电源控制器的正极接于涂有电致变色膜的导电基材上，负极接于涂有电解质层的导电基材上。以肉眼观察聚合物膜的颜色随电位的连续变化而变化的情况，并记录其性能。实施例I : 将苯胺、间甲基苯胺、3，4-异丙基二氧噻吩三种单体(摩尔比为70:40:10) IOOOyL加入至200 mL O. 3mol/L盐酸溶液，0°C搅拌lh，再一次性加入定量硝酸铈铵(硝酸铈铵与苯胺、间甲基苯胺、3，4-异丙基二氧噻吩三种单体摩尔比为3:1 )，持续搅拌48 h后，产物经抽滤，乙醇、O. 3 mol/L盐酸溶液洗涤后，于40°C真空干燥后收集。称取O. 095 g所收集的苯胺/间甲基苯胺/3，4_异丙基二氧噻吩三元共聚物，将其与O. 005 g尼龙6共混后加入至20 g间甲酚中，于50°C溶解24h，待用。将2 g苯胺/间甲基苯胺/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导电聚合物基电致变色膜，其特征在于该变色膜由下述质量百分数的原料组成 苯胺/间甲基苯胺/3,4-异丙基二氧噻吩三元共聚物 95-99聚酰胺类高分子5-1 所述的苯胺/间甲基苯胺/3，4-异丙基二氧噻吩三元共聚物由苯胺、间甲基苯胺、3，4_异丙基二氧噻吩三种单体通过化学氧化聚合方法获得，所述三元共聚物中的苯胺、间甲基苯胺、3，4_异丙基二氧噻吩的摩尔比为70: (30 - 40): (10 w 20);所述聚酰胺类高分子为尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙1010中的一种或两种以上的混合，其数均分子量为 50000 ^ 150000。2.如权利要求I所述导电聚合物基电致变色膜的制备方法，其特征在于该制备方法具体步骤如下 (1)制备苯胺/间甲基苯胺/3，4-异丙基二氧噻吩三元共聚物 按规定量将苯胺、间甲基苯胺、3，4-异丙基二氧噻吩三种单体加入至O. 3 - lmol/L盐酸溶液，所述盐酸溶液与三种单体体积之和的体积比为...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏友谊，古绪鹏，邢国正，昌兴龙，万玉保，杨建国，江雨燕，周传华，
申请(专利权)人：安徽工业大学，马鞍山市盛宁高分子材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：