[發明專利]一類可綠色溶劑加工電致變色共軛聚合物制備及應用

在審

• 申請號: 202110033899.7
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112574397A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 石富強;翟悅暉;王世偉;陳崢;邢真;王婷
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;C09K9/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一類可綠色溶劑加工共軛聚合物電致變色材料，所述可綠色溶劑加工共軛聚合物電致變色材料具有式（I）所示結構的重復單元。本發明從分子設計的角度出發，在共軛聚合物及主鏈引入含有長烷基側鏈或低聚乙二醇側鏈，這種結構的共軛聚合物電致變色材料不僅具有優異電致變色特性和熱穩定性,并且在能夠一系列低毒、無毒的“綠色”溶劑中具有良好的溶解性，可以采用“綠色”溶劑加工制備成電致變色器件，因此其在電致變色方向具有闊的發展前景和巨大的應用潛力。式（I）。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一類可綠色溶劑加工電致變色共軛聚合物、制備方法及其應用。

背景技術

顏色的變化可以對視覺產生刺激繼而轉變成信號，經過大腦處理傳遞給我們許多有用的信息。電致變色材料作為一種與色彩相關的電刺激響應材料，基于它們對光選擇性的吸收和透射性質來調節光能，在當今光電領域展示出十分廣泛的應用前景，例如建筑外部涂層、交通工具智能變色窗、電子標簽、護目鏡、軍事動態隱身等。在眾多電致變色材料中，聚合物電致變色材料相對于無極電致變色材料具有著色效率高、顏色變化豐富、結構易于修飾，加工成本低、良好成膜性、高熱穩定性、強機械性能等特點，在柔性顯示器和環保領域有著廣闊的實際應用。此外聚合物電致變色材料中的共軛聚合物電致變色材料（導電聚合物電致變色材料）相對于其它聚合物電致變色材料來說具有較低的驅動電壓，在節能方面具有更大的優勢。同時，在驅動電壓移除之后，還能保持有電壓驅動時的變色效果，具有更好的記憶存儲功能，因此，近幾年來對共軛聚合物電致變色材料的研究仍是電致變色研究的主要方向。然而，目前共軛聚合物電致變色材料結構集中于聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚咔唑、聚吲哚及其衍生物上，其它結構共軛聚合物電致變色材料少有報導。除此之外，由于共軛聚合物電致變色材料結構特點導致該類材料在器件制備過程中使用劇毒溶劑（氯苯、甲苯等）進行加工處理。因此，在設計兼具高光電活性和熱穩定性，并且在綠色溶劑中具有良好溶解性的新型共軛聚合物電致變色材料尤其重要。

苯并二噻吩-異靛青及其衍生物以其分子高度有序的晶體排列和可逆的氧化還原使得該類材料具有良好的光學性、熱穩定性、形態穩定性和優異雙極性傳輸（電子/空穴傳輸）特性，但受合成方法和原料價格以及在常見溶劑溶解性較差中所限，這類材料在光電方面尤其是電致變色領域研究鮮有報導。因此，在兼顧苯并二噻吩-異靛青原有優異熱穩定性和光電性能基礎上，開發一種在常見溶劑中（尤其是綠色溶劑）具有良好溶解性的苯并二噻吩-異靛青類共軛聚合物電致變色材料是十分必要的。

發明內容

有鑒于此，本發明目的是提供一系列具有良好光電活性、熱穩定性優異的、主鏈為含有長烷基側鏈或低聚乙二醇側鏈的苯并二噻吩-異靛青可綠色溶劑加工共軛聚合物電致變色材料制備方法及應用。本發明提供的共軛聚合物電致變色材料具有優異的光電活性、熱穩定性以及在綠色溶劑中的溶解性。

本發明從分子設計的角度出發，通過在苯并二噻吩-異靛青共軛聚合物及其衍生物主鏈引入含有長烷基側鏈或低聚乙二醇側鏈，這種結構的共軛聚合物電致變色材料不僅具有優異光電特性和熱穩定性，并且在一系列溶劑尤其是綠色溶劑（四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、檸檬烯等）中表現出良好的溶解性。實驗結果表明：本發明提供的可綠色溶劑加工共軛聚合物電致變色材料具有優異光電性能和熱穩定（5%熱失重300℃以上）。除此之外這種材料既能在有機相（乙腈、二甲基甲酰胺等）電解液和水相電解液中負向電壓下電致變色，又能在正向電壓下電致變色，同時表現出n-型摻雜特性和p-型摻雜特性，可以預見此類材料在電致變色領域具有多功能特性、較高的科學研究價值和廣闊的應用前景。

本發明所述的應用于綠色溶劑加工電致變色共軛聚合物，其結構式如下所示：

式（I）

其中，J為-CH₂-或-O-，x為0或1；y為0或1；A為-S-或-Se-；

M可選式M1~M5所示結構中的一種：

Q和E獨立地選自式Q1~Q4所示結構中的一種：