[發明專利]一種陰極電致變色材料化合物及其電致變色器件

有效

• 申請號: 201410764592.4
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN104496888B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 曹貞虎;胡珊珊
• 申請（專利權）人: 寧波禰若電子科技有限公司
• 主分類號: C07D213/22
• 分類號: C07D213/22;C07F5/02;C09K9/02;G02F1/15
• 代理公司: 余姚德盛專利代理事務所(普通合伙)33239
• 代理人: 劉世勇

技術領域

本發明涉及一種陰極電致變色材料化合物及其電致變色器件，其應用于汽車防眩目后視鏡及建筑用調光隔熱的智能窗。

背景技術

在直流電壓的作用下會改變顏色的這類材料被稱為“電致變色材料”。將這種電致變色材料用物理方法或化學方法沉積在透明玻璃上，施加一定的電壓，在可見光范圍內的透過率會發生變化，而且這種效應是可逆的。具有任何電致變色效應的材料的基礎是色心的形成或消除。色心是固體材料或液體中的原子或分子，它們由于吸收了太陽光而改變了光譜透過率。如果這些電致變色材料在特定電場中，就會產生色心，使透過的可見光發生吸收而導致光譜發生改變。

目前廣泛使用的有機電致變色材料為紫晶類。其變色機理(即紫晶在氧化還原反應中的電子得失的化學結構示意)如下：

從上可知紫晶變色主要是由于得到一個電子而發生π-π鍵共軛產生共振，從而吸收部分可見光引起變色現象。從紫晶的化合物的結構中可以看出得到一個電子后的N原子上還存在孤對電子，在一定的外部環境下(紫外線、熱或其它因素)可能會加速兩個碳原子的電子與電子之間偶聯，使得電致變色器件會有部分顏色殘留。為了降低氮原子的反應活性，可能的方式是將吡啶環上2,6位或R基團上接上體積大的官能團，增加N原子周圍的空間位阻，減少N原子上的孤對電子與外界接觸，從而提高電致變色器件在苛刻外部環境中的耐候性。從合成紫晶類化合物的路線上發現增加 R基團會增加氮原子季銨化反應的空間位阻，合成時間長，產率很低；從聯吡啶環上2,6位接上體積大的官能團，同樣也會導致吡啶環上氮原子的季銨化比較困難，產率也很低，低于30％，達不到生產的要求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題之一是合成出一種陰極電致變色材料化合物，該陰極電致變色材料化合物為紫晶類化合物，并且具有高耐候性。該陰極電致變色材料化合物的合成方法穩定性好，工藝簡單，產率高。其原理主要是將吡啶衍生物先與鹵代物反應季銨化，然后將季銨化的吡啶衍生物進行偶聯，得到所述的紫晶化合物產率大于70％。

本發明所要解決的技術問題之二是提供一種新型高耐候性電致變色材料，所述新型高耐候性電致變色材料含有上述的陰極電致變色材料化合物，還含有陽極電致變色材料化合物。

本發明所要解決的技術問題之三是利用上述陰極電致變色材料化合物制備成電致變色器件。該電致變色器件具有高耐候性，可以應用于汽車防眩目后視鏡及建筑用調光隔熱的智能窗。

本發明解決第一個技術問題，所采用的技術方案是：一種陰極電致變色材料化合物，所述陰極電致變色材料化合物的化學結構通式如I所示：

所述R1，R6各自獨立地選自：碳原子數為1～20的正構烷烴、碳原子數為1～20的異構烷烴、和帶羥基的苯環；

所述R2，R3，R4，R5各自獨立地選自：碳原子數為1～4的正構烷烴、碳原子數為1～4的異構烷烴、甲氧基、乙氧基、羧甲基、羧乙基、苯基、芐基、和帶碳原子數為1～4的烷基取代基苯基；

X-選自：(CF3SO2)2N-，CF3SO3-，C4F9SO3-，C8F17SO3- (NC)2N-,Cl-,Br-,BF4-, PF6-。

本發明提供上述陰極電致變色材料化合物的制備方法，其合成路線如下：

上述合成路線的具體步驟為：

第一步，將吡啶衍生物(III)10mmol溶于有機溶劑中，加入鹵代衍生物，0～120℃下攪拌5-24小時，分離并純化出季銨化的吡啶衍生物(IV)；

第二步，取上述吡啶衍生物(IV)3mmol溶于(用1～200ml去離子水： 10～300ml丙酮：0.1～50mmolNaCN配制的)溶液，在通入氮氣的環境下加熱到40～120℃攪拌0.2～120h；然后降溫至室溫，通入氧氣加熱到30～100 ℃攪拌0.5～100h，并冷卻至室溫，得到紅褐色沉淀，過濾，用去離子水清洗3次，真空干燥；將所得的產物溶于溶于(150ml水：20～300ml丙酮或乙腈：0.6ml的質量分數為37％鹽酸或氫溴酸)溶液中，在室溫下通入氧氣0.5～48h，減壓除去溶劑，所得的固體在乙醇和去離子水的混合溶液中進行重結晶，得到白色或淺黃色晶體，產率為70～92％；

第三步，取上述第2步得到的晶體溶于乙醇和去離子水的混合溶液中，加入所需的LiX或NaX鹽，進行離子交換，得到目標產物(I)。