[發明專利]一種具有電致變色性能的苯胺齊聚物衍生物及其制備方法

有效

• 申請號: 201410226045.0
• 申請日: 2014-05-26
• 公開（公告）號: CN104016876A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 楊繼萍;曹林玉
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C07C233/43
• 分類號: C07C233/43;C07C233/80;C07C231/02;C08G65/48;C08G73/02;C09K9/02
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 李有浩

技術領域

本發明屬于有機電致變色材料領域，具體涉及一類苯胺齊聚物衍生物及其制備方法。經本發明制備方法制得的一系列苯胺齊聚物衍生物能夠用作電致變色材料。

背景技術

電致變色性質(eletrochromism)屬于材料電化學性能范疇。通常所指的電致變色現象是指材料的吸收光譜在外加電場或電流作用下產生可逆變化的一種現象。這種變化在外觀上表現為材料的顏色及光透過率的可逆變化，在時間上則具有一定程度的持久性以及穩定性。

在電致變色器件的發展歷史中，透明導電層材料、離子傳導層材料的變化并不大，而電致變色材料的選擇則經過了長期的探索和實驗。近年來，電致變色材料的研究范圍逐漸擴展到了導電高分子，導電高分子材料用做電致變色材料時具有以下優點：分子可設計性強、對比度高、響應時間短、著色效率高等(P.R.Somani,S.Radhakrishnan,Mater.Chem.Phys.,2002,77,117；X.Zeng,T.Ko,Polymer,1998,39,1187)，具有良好的應用前景。

聚苯胺作為一種性能優異的導電高分子材料，在眾多導電高分子中備受關注。制約聚苯胺材料在電致變色領域廣泛應用的重要問題是，聚苯胺材料因其不溶不熔而后續加工困難。有研究者發現，分子量較低的苯胺齊聚物，例如苯胺四聚體，擁有與高分子量聚苯胺接近的光電性能(F.Lu,F.Wudl,M.Novak,A.J.Heeger,J.Amer.Chem.Soc.,1986,108,8311；Y.Wang,H.D.Tran,R.B.Kaner,Macromol.Rapid?Commun.,2011,32,35)。而苯胺齊聚物的加工性能則因為分子量的降低而有了很大提高。因此通過高效、簡單的方法和工藝路線制備性能優異的苯胺齊聚物衍生物、并將其應用到電致變色器件中具有十分重要的實際應用價值和良好的發展前景。

此外，在通常的電致變色器件中，電致變色材料需要與離子傳導材料配合使用。如果能成功得到電致變色材料和離子傳導材料共存的嵌段共聚物，將十分有利于離子在離子傳導層和電致變色層之間的傳輸，縮短離子在離子傳導層中的擴散路徑，在離子傳輸速率加快的同時，降低環境阻礙，從而有效提高電致變色器件的著色/褪色效率和響應時間等，并大大提高器件的穩定性。

發明內容

本發明的目的之一是提供一系列具有電致變色性能的苯胺齊聚物衍生物，該系列苯胺齊聚物衍生物包括具有苯胺齊聚物結構單元的A類線型苯胺齊聚物衍生物、B類三臂星型苯胺齊聚物衍生物和Ｃ類三臂星型嵌段苯胺齊聚物衍生物。A類線型苯胺齊聚物衍生物，具有中間為苯胺齊聚物、兩端分別為氨基和羧基的結構特征；B類三臂星型苯胺齊聚物衍生物，中間以三苯胺的同系物連接，三臂為A類線型苯胺齊聚物衍生物；Ｃ類三臂星型嵌段苯胺齊聚物衍生物，是在B類三臂星型苯胺齊聚物衍生物基礎上，再引入了聚乙二醇醚鏈，中間以三苯胺的同系物連接，三臂為苯胺齊聚物－聚乙二醇醚(PEG)鏈的嵌段共聚物，同時具備電致變色功能和離子傳導功能。

所述的A類線型苯胺齊聚物衍生物為：

所述的B類三臂星型苯胺齊聚物衍生物為：

所述的Ｃ類三臂星型嵌段苯胺齊聚物衍生物為：

本發明的目的之二是提供一種制備具有電致變色性能的苯胺齊聚物衍生物的方法，通過該方法可以簡單、高效地獲得一系列具有電致變色性能的苯胺齊聚物衍生物。首先，選取一種二酸酐和N－苯基－1,4－對苯二胺反應，所得產物再與雙氨基封端的苯胺齊聚物反應，便可制得A類線型苯胺齊聚物衍生物。其次，使用三苯胺同系物作為中間體與A類線型苯胺齊聚物衍生物反應，即可制得Ｂ類三臂星型苯胺齊聚物衍生物。最后，將制得的B類三臂星型苯胺齊聚物衍生物與聚乙二醇醚(PEG)鏈反應，即可得到Ｃ類三臂星型嵌段苯胺齊聚物衍生物。經紅外光譜、核磁共振¹H譜測試表明成功得到了目標產物。

在本發明中，制備具有電致變色性能的A類線型苯胺齊聚物衍生物的方法，其選取一種二酸酐和N－苯基－1,4－對苯二胺反應，所得產物再與雙氨基封端的苯胺齊聚物反應，便可制得A類線型苯胺齊聚物衍生物；所述的A類線型苯胺齊聚物衍生物的結構特征為：中間為苯胺齊聚物，兩端分別為氨基和羧基。