一种电致变色聚合物及其制备方法和应用以及叠层复合膜的构筑方法

本发明涉及功能高分子材料与有机电致变色，尤其涉及一种电致变色聚合物及其制备方法和应用以及叠层复合膜的构筑方法。

背景技术：

1、电致变色材料能够在外部电场刺激下发生可逆的颜色与透明度变化，在智能窗、低功耗显示、防眩光镜面及自适应伪装等领域展现出广阔的应用前景。然而单一ecp材料难以呈现各种颜色变化，已成为限制其发展及商业化应用的关键瓶颈。利用三基色聚合物电致变色材料进行叠层复合是实现颜色调控的有效途径。

2、reynolds等通过在ecp分子中筛选不同给体（d）和受体（a）来调控其能级结构，并引入长烷基侧链来增溶，合成了一系列从不同颜色到透明变化的可溶性ecp材料。然而，叠层复合过程中难以找到对相邻两层薄膜具有足够溶解选择性的正交溶剂，层间界面侵蚀问题极为突出。因此，探索高效且普适的电致变色叠层复合膜构筑策略对于低成本、规模化制备大尺寸ecp薄膜及显示器件意义重大。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电致变色聚合物及其制备方法和应用以及叠层复合膜的构筑方法，用以解决上述技术问题。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种电致变色聚合物，所述电致变色聚合物的结构式如下：

4、；

5、式中n=2~100。

6、本发明还提供了一种电致变色聚合物的制备方法，包括以下步骤：

7、在保护气氛下，将2,6-二溴-4,4-双(6-溴己基)-4h-环戊[2,1-b:3,4-b']二噻吩、4-(2-丁基辛基)-2,6-双(三甲基甲锡烷基)-4h-二噻吩并[3,2-b:2',3'-d]吡咯、钯催化剂、磷催化剂与无水甲苯混合后进行反应，反应产物经后处理所得固体即所述电致变色聚合物。

8、进一步的，所述反应的温度为100~120℃，反应的时间为14~18h。

9、进一步的，所述2,6-二溴-4,4-双(6-溴己基)-4h-环戊[2,1-b:3,4-b']二噻吩与4-(2-丁基辛基)-2,6-双(三甲基甲锡烷基)-4h-二噻吩并[3,2-b:2',3'-d]吡咯的摩尔比为0.2~0.6：0.2~0.6；无水甲苯的加入体积以2,6-二溴-4,4-双(6-溴己基)-4h-环戊[2,1-b:3,4-b']二噻吩的质量计为30~100ml/g。

10、进一步的，所述钯催化剂、磷催化剂与无水甲苯的用量比为1mg：1mg：1~2ml。

11、本发明还提供了一种电致变色聚合物在电致变色器件中的应用。

12、本发明还提供了一种电致变色叠层复合膜的构筑方法，包括以下步骤：

13、将所述的电致变色聚合物溶于有机溶剂中得到混合溶液，将混合溶液涂覆于基材表面形成湿膜，在湿膜上覆盖光掩模版，之后在紫外光辐照下进行光交联，形成聚合物薄膜1，经紫外辐照后用有机溶剂洗去未交联部分，随机在其表面涂覆一层另一特征颜色的聚合物薄2，晾干后即可得到电致变色叠层复合膜。

14、进一步的，所述混合溶液的浓度为2~15mg/ml，所述有机溶剂包含三氯甲烷、二氯甲烷和四氢呋喃中的一种或几种；

15、所述光交联的时间为5~15min，基材为ito玻璃、fto玻璃、ito-pet基底或fto-pet基底；所述涂覆的方式为喷涂、旋涂或丝网印刷。

16、进一步的，所述光交联的时间为5~15min。

17、本发明的有益效果：

18、本发明提供的一种高效且普适的电致变色叠层复合膜构筑策略，解决了叠层加工中正交溶剂导致的层间界面侵蚀问题，实现了电致变色聚合物薄膜的特征颜色可调。其普适性体现在所述叠层聚合物的选择要求极低、范围极广，且通过简单调控叠层聚合物混合溶液的用量即可精准调配目标颜色；高效性体现在其操作简便、成本低廉且能耗极低、环境友好。所述方案对于低成本、规模化制备大尺寸ecp薄膜及显示器件意义重大。

19、同时，本发明提供的可电致变色聚合物具有合成步骤简单、制备成本低廉等优点，其中性态呈现蓝色，氧化态则可实现无色高透明，应用前景广阔。该聚合物在三氯甲烷等常规溶剂中溶解性良好，便于采用溶液加工技术（如旋涂、喷涂）成膜，工艺操作简便，适合规模化生产。成膜后，无需添加交联剂即可通过特定波段的紫外光辐照触发高效交联，形成致密交联网络。光交联后薄膜具有优异的耐溶剂性（如不溶于二氯甲烷），同时展现出较高对比度、良好的机械强度与突出的电化学循环稳定性，适用于高性能电致变色器件。使用特定形状的光掩模版覆盖于所述电致变色聚合物薄膜之上，再进行特定波段的紫外光辐照，即可实现图案化加工，其加工精度高、图形丰富多样，且光掩模版可重复多次利用，适用场景广泛。

1.一种电致变色聚合物，其特征在于，所述电致变色聚合物的结构式如下：

2.权利要求1所述的电致变色聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为100~120℃，反应的时间为14~18h。

4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述2,6-二溴-4,4-双(6-溴己基)-4h-环戊[2,1-b:3,4-b']二噻吩与4-(2-丁基辛基)-2,6-双(三甲基甲锡烷基)-4h-二噻吩并[3,2-b:2',3'-d]吡咯的摩尔比为0.2~0.6：0.2~0.6；无水甲苯的加入体积以2,6-二溴-4,4-双(6-溴己基)-4h-环戊[2,1-b:3,4-b']二噻吩的质量计为30~100ml/g。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述钯催化剂、磷催化剂与无水甲苯的用量比为1mg：1mg：1~2ml。

6.权利要求1所述的电致变色聚合物在电致变色器件中的应用。

7.一种电致变色叠层复合膜的构筑方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的电致变色叠层复合膜的构筑方法，其特征在于，所述混合溶液的浓度为2~15mg/ml，所述有机溶剂包含三氯甲烷、二氯甲烷和四氢呋喃中的一种或几种；

9.根据权利要求7所述的电致变色叠层复合膜的构筑方法，其特征在于，所述光交联的时间为5~15min。