[發明專利]含聚苯胺復合納米纖維膜的電致變色器件及其制備方法

無效

• 申請號: 201010289780.8
• 申請日: 2010-09-25
• 公開（公告）號: CN101968594A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發明（設計）人: 丁彬;斯陽;俞建勇;孫剛
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G02F1/153
• 分類號: G02F1/153;C08L79/02;C08L63/00;D01F8/16;D01D1/02;D01D5/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

技術領域

本發明涉及一種含聚苯胺復合納米纖維膜的電致變色器件及其制備方法，屬于變色功能材料技術領域。

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、吸收率和發射率等)在可見光波長范圍內產生穩定的可逆變化,在外觀上表現為顏色等光學性能的可逆變化。電致變色材料總體上可分為無機材料和有機材料,后者又分為有機小分子材料及導電聚合物材料。早期電致變色材料的研究主要集中在無機材料及有機小分子材料,但它們在材料的可加工性、兼容性和顯色性等方面都存在缺陷。導電聚合物作為一種新型的電致變色材料，既有金屬和半導體的光電性質,又兼具聚合物柔韌的機械性能和可加工性,有著更優越的著色效率和快速的響應時間顏色變化范圍寬廣,并且易于制備,逐漸成為電致變色材料研究領域的一個新熱點。在智能窗、軍事偽裝服、新一代無視角限制顯示器件等方面有著極大的應用潛力。在眾多導電聚合物中，聚苯胺由于原料易得、合成簡便、耐高溫及抗氧化性能良好、熱穩定性好、摻雜機制獨特等優點而受到廣泛的關注，是目前公認的最具有應用潛力的電致變色導電高分子材料之一。但是由于聚苯胺分子主鏈上苯環結構的存在，分子鏈具有較強的剛性和鏈間相互作用，使得其溶解性和成膜性差，相應的加工性能也受到影響，現有的聚苯胺納米膜材料力學強度較差，難以形成均相體系，顯色不均勻，限制了其在電致變色技術的廣泛應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有良好機械性能、變色性能的含聚苯胺復合納米纖維膜的電致變色器件及其制備方法。

為了達到上述目的，本發明提供了一種含聚苯胺復合納米纖維膜的電致變色器件，其特征在于，包括從下到上依次設置的下導電玻璃、聚苯胺復合納米纖維層、凝膠電解質層以及上導電玻璃，聚苯胺復合納米纖維層和凝膠電解質層的外側設有環氧樹脂密封層，直流穩壓電源的正極連接下導電玻璃、負極連接上導電玻璃。

本發明還提供了上述含聚苯胺復合納米纖維膜的電致變色器件的制備方法，其特征在于，具體步驟為：

第一步：在室溫條件下，在攪拌釜中將本征態聚苯胺原料溶解在溶劑中，攪拌轉速為50-200rpm，得到質量分數為0.2%-15%的聚苯胺溶液；再將混紡聚合物加入到聚苯胺溶液中，攪拌轉速為200-1000rpm，混合均勻，得到混紡聚合物質量分數為0.5%-30%的混紡溶液；在室溫和相對濕度為20%-60%的條件下，將混紡溶液以0.1-4mL/h的流速輸入到噴絲頭上，同時將噴絲頭連接10-40KV電源進行靜電紡絲，采用下導電玻璃作為接收裝置，接收裝置與噴絲頭之間的距離為5-30cm，將下導電玻璃上沉積的納米纖維膜在25-80℃真空中干燥1-12?h，即得到聚苯胺復合納米纖維膜；

第二步：將丙烯碳酸酯與乙烯碳酸酯按體積比1:1均勻混合，用4A分子篩干燥，將高氯酸溶解于乙腈中配置成濃度為0.15mol/L的均勻溶液，用4A分子篩干燥，在燒杯中依次加入2重量份的丙烯碳酸酯-乙烯碳酸酯混合溶液、7重量份的高氯酸-乙腈溶液、0.7重量份的聚甲基丙烯酸甲酯、0.3重量份的高氯酸鋰，攪拌混合均勻，得到凝膠狀的電解質；

第三步：將第二步得到的凝膠狀的電解質均勻的涂覆到第一步得到的聚苯胺復合納米纖維膜上形成凝膠電解質層，再蓋上上導電玻璃，擠壓上導電玻璃以排除凝膠電解質層內的氣泡，將上導電玻璃和下導電玻璃分別連接導線，用環氧樹脂將整個器件密封形成環氧樹脂密封層，將上導電玻璃和下導電玻璃分別與直流穩壓電源的負極和正極相連，即得到含聚苯胺復合納米纖維膜的電致變色器件。

所述第一步的溶劑為甲酸、三氟乙酸、全氟辛酸、六氟異丙醇、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、四氫呋喃、二甲基亞砜、三氯甲烷、乙醇以及二氯甲烷中的一種或兩種以上的混合物。

所述第一步中的混紡聚合物為尼龍6、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、醋酸纖維素、乙基纖維素、聚丙烯酸、聚丙烯腈，聚氧化乙烯、聚乳酸以及聚乙烯吡咯烷酮中的一種或兩種以上的混合物。

與現有技術相比本發明的優點如下：

（1）本發明通過溶液共混紡靜電絲技術，實現了聚苯胺與混紡聚合物的均相共混成纖。通過該方法制備的納米復合纖維膜中聚苯胺與混紡組分混合均勻，無相分離情況發生。因此極大的提高了聚苯胺納米膜的機械性能，顯示出極好的柔韌性。聚苯胺分子均勻的分散在納米纖維膜中，使得纖維膜顯色均勻，色彩飽和度高。