[發(fā)明專利]電致變色導電聚合物及其制備方法和用途

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910079529.6
• 申請日: 2009-03-06
• 公開（公告）號: CN101824145A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發(fā)明（設計）人: 李昕;李小寧;李曉麗
• 申請（專利權）人: 北京服裝學院
• 主分類號: C08G73/02
• 分類號: C08G73/02;C08G73/06;C08G61/12;C09K9/02;H05K9/00
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉

技術領域

本發(fā)明屬于功能材料領域中的導電聚合物及其制備方法和用途，特別涉及一種 多色彩電致變色導電聚合物及其制備方法和用途。

背景技術

電致變色(Electrochromism)是指在外加電流或電場的作用下，材料的光學性 能(透射率、反射率、吸收率和發(fā)射率等)在可見光波長范圍內產生穩(wěn)定的可逆變 化，在外觀上表現為顏色及透明度的可逆變化。導電聚合物作為新一代電致變色材 料，與無機電致變色材料(如WO₃和IrO₂)相比，具有成本低、易進行分子設計、色 彩豐富和易于加工等優(yōu)點；而與液晶材料相比，導電聚合物具有無視角限制、顏色 變化可調節(jié)、可大面積化、響應速度快、重復性好等優(yōu)點，因而成為近年來廣泛研 究的重點，并且在軍事偽裝、新型顯示器件、信息存儲器件、光-電能量轉換、光開 關、靈巧窗等諸多領域具有廣泛而誘人的應用前景。

在導電聚合物電致變色器件的應用進程中，由于單一的導電聚合物很難實現紅 綠藍(RGB)三原色顯示，如何制備全色彩顯示的電致變色材料和器件，一直是科研 工作者努力解決的熱點問題，也是目前急需解決的難點問題。文獻報道的制備多色 乃至全色電致變色復合材料方法主要包括：將不同的發(fā)色體系引入聚合物分子結構 或者將不同的發(fā)色體系物理復合，但以酸性染料作為摻雜劑來調節(jié)導電聚合物顏色 的方法還尚未見文獻報道。

摻雜態(tài)聚苯胺固體顆粒的顏色通常為墨綠色，其在-0.2～1.0V的電壓下，可發(fā)生 黃綠墨綠的電致變色現象，而聚(3，4-乙撐二氧噻吩)和聚吡咯可分別在黃色深 紫色和無色深藍色之間發(fā)生變色；在本發(fā)明中，我們制得導電聚合物可在-0.5～ 1.5V的外加電壓下發(fā)生不同顏色之間的變化。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種電致變色導電聚合物及其制備方法，采用該方法制 備的電致變色導電聚合物，具有色彩多樣，對比度梯級可調、電導率高、溶解性好 的特點；且具有電致變色的特點，可在多種不同的顏色之間變化；而且該制備方法 工藝簡單，成本低廉，易于工業(yè)化生產。

本發(fā)明的再一個目的是提供上述電致變色導電聚合物的應用，即將其用作各種 彩色電極材料、電子紙墨水、彩色導電涂料及防靜電材料、防腐蝕材料或彩色導電 纖維及織物的制備；本發(fā)明的多色彩電致變色導電聚合物可通過溶于有機溶劑或通 過與高分子材料共混或作為填料而用作制備導電薄膜、電子器件、電致發(fā)光材料、 電致變色材料、電子紙墨水、防靜電材料、電磁屏蔽材料、吸波材料、防腐蝕材料 或導電纖維。

本發(fā)明的技術方案如下：

本發(fā)明提供的電致變色導電聚合物，其為通過化學氧化方法導入酸性染料的導 電聚合物，所述酸性染料為含磺酸水溶性基團的酸性染料或為含羧酸水溶性基團的 酸性染料，其分子式為：

或

或

所述式中A為含磺酸水溶性基團或羧酸水溶性基團的酸性染料；所述含磺酸 水溶性基團酸性染料為酸性紅G、酸性紅B、酸性嫩黃G、酸性橙II或弱酸性RAWL 艷藍；所述含羧酸水溶性基團的酸性染為酸性紅玉NGL或酸性黃2GL。

本發(fā)明提供的電致變色導電聚合物的制備方法，其為通過化學氧化方法將酸 性

染料引入導電聚合物單體分子中，通過控制所述酸性染料與所述導電聚合物單體的 摩爾比、反應時間和反應溫度，得到多色彩電致變色導電聚合物，其具體制備步驟 如下：

1)在0～+10℃范圍內，將酸性染料溶于無機酸中制成酸性染料無機酸溶液； 所述酸性染料為含磺酸水溶性基團的酸性染料或為含羧酸水溶性基團的酸性染料；

2)向所述酸性染料無機酸溶液中加入由導電聚合物單體和氧化劑配制的溶液， 進行反應，反應結束后，經過濾、洗滌和真空干燥，得到電致變色導電聚合物；

所述導電聚合物單體與氧化劑和酸性染料的摩爾比為1∶1.2∶0.2～0.8；

所述無機酸的濃度為0.02～0.2M；

所述的導電聚合物單體為苯胺、吡咯或3，4-乙撐二氧噻吩；

所述的氧化劑為過硫酸鹽、硫酸鐵、三氯化鐵、高氯酸鹽或重鉻酸鹽。

所述含磺酸水溶性基團酸性染料為酸性紅G、酸性紅B、酸性嫩黃G、酸性 橙II或弱酸性RAWL艷藍；所述含羧酸水溶性基團的酸性染為酸性紅玉NGL或酸 性黃2GL。