[發明專利]含噻吩嵌入單元電致變色聚合物、制備方法、薄膜及器件

在審

• 申請號: 202210532680.6
• 申請日: 2022-05-13
• 公開（公告）號: CN114853988A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 周永南;況國強
• 申請（專利權）人: 江蘇慧智新材料科技有限公司
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;C09K9/02;C08J5/18;C08L65/00;G02F1/1516
• 代理公司: 無錫堅恒專利代理事務所(普通合伙) 32348
• 代理人: 杜興

本發明公開了一種含噻吩嵌入單元電致變色聚合物。本發明將強吸電基噻吩作為嵌入單元，引入至二氧噻吩主鏈中，利用其強吸電子作用以及一定的空間位阻，電致變色聚合物具有黃色、紅色至透明態的可逆轉換；含噻吩嵌入單元電致變色聚合物具有驅動電壓低、光學對比度高、穩定性高的特點，適用于電致變色器件的組裝應用。本發明還公開了一種電致變色聚合物的制備方法、薄膜和器件。

技術領域

本發明涉及電致變色技術領域，具體涉及含噻吩嵌入單元電致變色聚合物、制備方法、薄膜及器件。

背景技術

電致變色是指材料在外加電場作用下，通過離子與電子的注入或抽出，發生氧化還原反應，外觀表現為顏色可逆變化的現象。電致變色材料在智能窗、防眩目后視鏡、自適應偽裝等領域有廣闊的應用前景，發展新型變色性能優異的電致變色聚合物也一直是電致變色領域的研究熱點，特別是具有高帶隙結構的聚合物。

目前，調整聚合物帶隙以及光譜吸收的方法主要有兩種，一種是調節電子誘導效應，另一種是調節共軛效應。其中，電子誘導效應是將吸電子或富電子的基團引入聚合物中，通過調控主鏈的π電子密度，對帶隙及光譜吸收進行調控。共軛效應則是利用基團的立體性，調節共軛鏈的共平面性進行調控。

顯示黃色、橙色、紅色等顏色需要聚合物具有較高的帶隙，而實現較困難。Reynolds等將苯環、甲氧基苯、咔唑等基團引入至二氧噻吩主鏈，利用苯環等破壞二氧噻吩主鏈的共平面性，達到增加帶隙的目標，使聚合物顯示為黃色、橙色等(Macromolecules,47,5462)，但上述基團的引入會使聚合物的穩定性急劇下降。另外，強吸電基噻吩由于其強吸電子作用導致其均聚物雖然具有較高的帶隙，但因變色電位較高，穩定性仍較差。

發明內容

本發明的目的之一在于克服現有技術中存在的缺陷，提供一種含噻吩嵌入單元電致變色聚合物，具有驅動電壓低、光學對比度高、穩定性高的特點。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：含噻吩嵌入單元電致變色聚合物，結構式如下：

式1中，R1各自獨立為F、CN、COOC₂H₅，R各自獨立為C₈-C₁₆的烷基；n表示聚合度，n為8～100的自然數，進一步的，n為8～50的自然數。進一步的，式1中兩個R所表示的官能團相同，和/或兩個R1所表示的官能團也相同。碳原子數過小不利于聚合物在有機溶劑的溶解度，不利于成膜。

本發明的目的之二在于提供一種含噻吩嵌入單元電致變色聚合物的制備方法，包括以下步驟：

式2所示化合物、式3所示化合物、無機弱堿、鈀類催化劑和有機溶劑混合，惰性氣體保護條件下聚合反應，反應結束后經后處理得式1所示電致變色聚合物；

式2中R為各自獨立為C₈-C₁₆的烷基，式3中R1各自獨立為F、CN、COOC₂H₅。

優選的技術方案為，所述有機酸為選自三甲基乙酸和特戊酸中的至少一種；所述無機弱堿為碳酸鈉和碳酸鉀中的至少一種；所述鈀類催化劑為乙酸鈀；所述有機溶劑為N,N-二甲基乙酰胺。

優選的技術方案為，式2所示化合物與式3所示化合物的摩爾比為(0.9～1.1)：1。摩爾比過大或過小不利于聚合，不利于聚合物分子鏈的增長。

優選的技術方案為，無機弱堿與式3所示化合物的摩爾比為(1～1.6)：1；有機酸與式3所示化合物的摩爾比為(0.1～0.25)：1；鈀類催化劑與式3所示化合物的摩爾比為(0.02～0.04)：1。

優選的技術方案為，所述聚合反應的溫度為120～140℃，反應時間為36～72h。