一种电致变色材料及其制备方法、以及一种电致变色装置及其制备方法

文档序号:3813636阅读:381来源:国知局
专利名称:一种电致变色材料及其制备方法、以及一种电致变色装置及其制备方法
技术领域
本发明涉及电致变色材料领域,更具体地说,涉及一种电致变色材料及其制备方法、以及一种电致变色装置及其制备方法。
背景技术
电致变色是指在外加电压的驱动下,材料的光学性能(透射率或反射率等)在可见光范围内产生稳定的可逆变化的现象。在外观上,电致变色(EC,Electro
chromic)材料通常表现为颜色及透明度的可逆变化。目前已有多种应用电致变色(EC)材料的电致变色(EC)装置面市,例如用于减弱眩光的汽车后视镜,根据光线变化调节反·射或吸收阳光的智能窗等。众所周知,第一代电致变色(EC)装置由七个不同的层组成,其中,中间的三层为作用层;所述三个作用层包括EC材料层和离子储存材料层,EC材料层和离子储存层由固态或液态电解质层隔开,EC材料层和离子储存材料层起到颜色变化与氧化还原的作用。这种EC装置的运行主要是依靠在导电基板上施加一定的电压而导致EC材料层和离子储存材料发生氧化还原反应,从而带来EC装置的颜色变化。这种传统的七层EC装置运行起来有一些限制,主要是因为其不同层的材料之间的结合都有各自的要求,具体来说对于EC装置来说,最重要的是EC材料,EC材料按其在氧化或还原过程时是否会改变颜色而分为阴极材料和阳极材料。而与EC材料在氧化还原过程中起到互补作用的材料为离子储存材料。EC材料和离子储存材料要符合某些特定的要求,例如两种材料需要有相同的电荷含量以便于EC装置的正确运行,然而难以找到一对适当的互补材料。另外,采用液态电解质存在溶剂泄漏或蒸发的隐患,反之采用固态电解质则EC装置内部的离子和电子的传输速度相对较慢。上述局限促使本领域的技术人员进行技术创新推出了第二代EC装置,所述第二代EC装置为五层结构,第一代EC装置的三层工作层由单层电致变色混合材料所取代。这种EC装置的主要改进体现为电致变色材料的制备过程以及电致变色装置的制备过程的简化。在一般的电致变色混合材料中,包含η型材料和P型材料,紫精是常见的η型(SP阳离子型,得到电子而变色)电致变色材料,与P型(即阴离子型,失去电子而变色)电致变色材料在溶液中形成互补写-擦(writing-erasing)体系。在电场作用下,体系中两种互补离子可自由扩散或迁移到电解质表层,紫精从电极处获得电子,由氧化态转变到还原态,对应的阴离子材料在电极上失去电子,由还原态转变为氧化态,材料由无色变为有色;自擦除(self-erasing)过程中,两种离子从电解质表层迁移到溶液内部,相遇后电子转移,材料褪色,常见的P型材料如吩嗪、吩噻衍生物等。然而,现有的第二代EC装置为溶液型EC装置,即电致变色混合材料为包含η型材料和P型材料的混合溶液,所述混合溶液从两块密封的导电玻璃(即ΙΤ0)上的小孔中注入。美国专利US4902108、US5202787以及US 6248263中报道了类似的EC材料,采用这种EC材料的EC装置已经达到商业化应用水平。然而,这种EC装置的缺陷在于EC材料为液态EC材料,组装工艺复杂,液态EC材料中的溶剂容易泄露降低装置的寿命,导致EC装置破损甚至危及人身安全。

发明内容
本发明为解决现有技术中存在的电致变色装置的电致变色层采用液态的电致变色材料,制作工艺复杂,并且液态的电致变色材料中的溶剂容易泄漏的技术问题。本发明提供一种电致变色材料,所述电致变色材料包含η型电致变色材料、P型电致变色材料、聚合物基质以及第一溶剂,其中,所述η型电致变色材料为紫精化合物,所述η型电致变色材料、P型电致变色材料嵌入所述聚合物基质中形成凝胶态电致变色材 料。在所述的电致变色材料中,所述紫精化合物的结构式为
权利要求
1.一种电致变色材料,其特征在于所述电致变色材料包含η型电致变色材料、P型电致变色材料、聚合物基质以及第一溶剂,其中,所述η型电致变色材料为紫精化合物,所述η型电致变色材料、P型电致变色材料嵌入所述聚合物基质中形成凝胶态电致变色材料。
2.根据权利要求I所述的电致变色材料,其特征在于所述紫精化合物的结构式为 R1和R2各自独立地为碳原子数为1-10的烷基、碳原子数为1-5的烷基苯中的一种;Χ_为卤素离子、ClO4' BF4_、PF6_中的一种;以100重量份电致变色材料的总重量为基准,所述紫精化合物的含量为5-25重量份。
3.根据权利要求I所述的电致变色材料,其特征在于所述聚合物基质的结构式为
4.根据权利要求I所述的电致变色材料,其特征在于所述P型电致变色材料为电子媒介体,所述电子媒介体选自对苯二酚、苯醌、四氰基对苯二醌二甲烷、四硫富瓦烯中的一种;以100重量份的电致变色材料的总重量为基准,所述电子媒介体的含量为1-4重量份。
5.根据权利要求I所述的电致变色材料,其特征在于所述电致变色材料还包含增塑齐U,所述增塑剂的结构式为
6.根据权利要求I所述的电致变色材料,其特征在于所述电致变色材料还包含紫外线吸收剂,以100重量份的电致变色材料的总重量为基准,紫外线吸收剂的含量为0-1重量份。
7.根据权利要求I所述的电致变色材料,其特征在于所述第一溶剂是沸点为150°C -300°C的有机溶剂。
8.—种权利要求1-7任意一项所述的电致变色材料的制备方法,其特征在于包括下述步骤将η型电致变色材料、P型电致变色材料、聚合物基质、第一溶剂、第二溶剂混合并搅拌均匀,然后使第二溶剂挥发,得到凝胶态的电致变色材料。
9.根据权利要求8所述的电致变色材料的制备方法,其特征在于所述有机溶剂包括第一溶剂和第二溶剂,所述第一溶剂的沸点为150°C _300°C,所述第二溶剂的沸点为200C _80°C,所述第一溶剂和第二溶剂的体积比为O. 5-2:1。
10.根据权利要求9所述的电致变色材料的制备方法,其特征在于所述第一溶剂为丙烯碳酸酯、二甲基甲酰胺、正己醇中的一种,所述第二溶剂为丙酮、丁酮、四氢呋喃中的一种。
11.一种电致变色装置,其特征在于,所述电致变色装置依次包括第一基板、第一导电膜、电致变色层、第二导电膜、第二基板,所述电致变色层中含有如权利要求1-7任意一项所述的电致变色材料。
12.—种如权利要求11所述的电致变色装置的制备方法,其特征在于包括下述步骤 步骤I、将η型电致变色材料、P型电致变色材料、聚合物基质、第一溶剂、第二溶剂混合并搅拌均匀,得到混合溶液; 步骤2、将所述混合溶液涂布在第一导电膜上,使第二溶剂挥发后在第一导电膜上形成凝胶态的电致变色材料层; 步骤3、将第二导电膜放置在所述凝胶态的电致变色材料层上,加压使所述凝胶态的电致变色材料层成型电致变色层; 步骤4、采用第一基板、第二基板将所述电致变色层密封得到所述的电致变色装置。
全文摘要
本发明涉及一种电致变色材料,所述电致变色材料包含n型电致变色材料、p型电致变色材料、聚合物基质以及第一溶剂,其中,所述n型电致变色材料为紫精化合物,所述n型电致变色材料、p型电致变色材料嵌入所述聚合物基质中形成凝胶态电致变色材料。本发明还提供了上述电致变色材料的制备方法,含有上述电致变色材料的电致变色装置以及这种电致变色装置的制备方法。本发明通过使得n型电致变色材料、p型电致变色材料嵌入聚合物基质中,得到凝胶态电致变色材料,制备工艺简单,凝胶态电致变色材料能够涂布在异型面上,并且可以在室温下制备,因而能够应用在热敏性基材上,应用范围更为广泛,所制得的电致变色装置具有较好的光学性能。
文档编号C09K9/02GK102952538SQ201110247160
公开日2013年3月6日 申请日期2011年8月26日 优先权日2011年8月26日
发明者王武林, 王韦达, 杜方凯, 康振华 申请人:比亚迪股份有限公司
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