【摘要】：聚合物電致變色材料具有非凡的變色效率,高循環(huán)次數(shù),快轉(zhuǎn)換能力和同種材料的多顏色變化,通過(guò)化學(xué)修飾可改變帶隙和顏色,低成本以及制備工藝簡(jiǎn)單。但是他們具有溶解性低導(dǎo)致的成膜困難、在大面積加工時(shí)的薄膜不均勻性、與基底結(jié)合能力弱等缺點(diǎn),限制了他們的應(yīng)用和研究。本文以三苯胺電致變色功能基團(tuán)為主要研究對(duì)象,通過(guò)將三苯胺基團(tuán)引入聚合物鏈中,解決三苯胺單體制備薄膜方法復(fù)雜,可加工性差,且成膜后易結(jié)晶,影響薄膜性質(zhì)的缺點(diǎn)。在三苯胺功能基團(tuán)上引入不同種類(lèi)取代基,優(yōu)化材料的能帶、溶解性、熱穩(wěn)定性、電致變色、熒光等性能。將三苯胺基團(tuán)作為官能團(tuán)引入到聚氨酯和環(huán)氧聚合物中,改善三苯胺在有機(jī)溶劑中的溶解性,進(jìn)一步提高材料的可加工性。溶解性測(cè)試表明,該系列聚氨酯和環(huán)氧聚合物在大部分有機(jī)溶劑中室溫即可溶解,其中環(huán)氧聚合物的溶解性更要優(yōu)于聚氨酯的溶解性。掃描電鏡結(jié)果顯示,通過(guò)滴涂法得到的聚合物薄膜表面均勻,成膜性良好。電致變色測(cè)試結(jié)果表明,環(huán)氧聚合物的著色時(shí)間在2~4s之間,褪色時(shí)間在3~5s之間,變色效率為48、28、191、97和220cm~2C~(-1);聚氨酯聚合物的著色時(shí)間在2~4s之間,褪色時(shí)間在2~5s之間,變色效率為67、107、12、159和230cm~2C~(-1)。通過(guò)聚甲基氫硅氧烷分別與四種含三苯胺烯基單體經(jīng)過(guò)硅氫加成反應(yīng)得到一系列新型含三苯胺功能基團(tuán)聚硅氧烷。通過(guò)聚甲基氫硅氧烷的引入,該系列聚硅氧烷薄膜的水相接觸角均大于90°,具有疏水性;聚合物薄膜與ITO導(dǎo)電玻璃基底之間的結(jié)合力更好;薄膜在未氧化狀態(tài)下顯示無(wú)色或者淺黃色,氧化態(tài)下分別顯示了紅、綠、藍(lán)三原色。電致變色測(cè)試結(jié)果表明,聚硅氧烷薄膜的著色時(shí)間和褪色時(shí)間都在3~5s之間,變色效率分別為192、159、107和129cm~2C~(-1)。聚合物薄膜在150℃時(shí)仍顯示出較好的電階躍循環(huán)穩(wěn)定性,可應(yīng)用于更寬溫度范圍或更多循環(huán)次數(shù)。通過(guò)快捷簡(jiǎn)便的一鍋法硅氫加成反應(yīng)合成聚(吩噻嗪-叔丁基-三苯胺)硅氧烷P(PT-TB-TPA)Si。電致變色測(cè)試結(jié)果表明,該聚合物薄膜在電氧化后顏色從無(wú)色透明在0.9V變成紅色,然后在1.1V變成紫色,顯示出多顏色電致變色性質(zhì)。薄膜在753nm時(shí)的著色時(shí)間為4.48s,褪色時(shí)間為3.05s,變色效率為137cm~2C~(-1),并且在150℃高溫時(shí)該聚合物薄膜的電階躍性能比較穩(wěn)定,拓寬了聚合物薄膜可使用的溫度范圍。將電致變色變色功能基團(tuán)噻吩基三苯胺基團(tuán)和電致熒光功能基團(tuán)芴基通過(guò)共價(jià)鍵方式同時(shí)引入到聚硅氧烷聚合物中,得到聚(吩噻嗪-芴基-三苯胺)硅氧烷P(PT-FL-TPA)Si。該聚合物薄膜同時(shí)具有電致變色性能和電致熒光開(kāi)關(guān)性能。不同電壓下的熒光發(fā)射譜結(jié)果表明,該聚合物在電壓升高時(shí)出現(xiàn)熒光猝滅現(xiàn)象,顯示出熒光開(kāi)關(guān)性能。電致變色測(cè)試結(jié)果表明,隨著電極電壓的增加,聚合物薄膜的顏色從初始狀態(tài)時(shí)的接近無(wú)色透明在1.1V左右的時(shí)候變?yōu)槌壬�。薄膜�?66nm時(shí)的著色時(shí)間為1.25s,褪色時(shí)間為1.04s,變色效率為205cm~2C~(-1)。
【圖文】：

主要研究無(wú)機(jī)氧化物電致變色材料[38要研究噻吩及衍生物材料的電致變色性能[42-45]。黑劉貴生和蕭勝輝，主要研究含三苯胺基團(tuán)聚合物材料島科技大學(xué)聶廣明對(duì)噻吩和吲哚電致變色材料有深的主要有美國(guó)弗羅里達(dá)大學(xué) John R. Reynolds，主要材料的電致變色性能，并寫(xiě)了多篇關(guān)于電致變色方面大學(xué) Mortimer R. J.，主要研究鎳、釕化合物及含噻性能，并在 2011 年出版了一本叫做電致變色材料其的 Kaya，主要研究希夫堿及有機(jī)材料的電致變色工大學(xué)的 Lee, Pooi See 和 Lu Xuehong，主要研究三物電致變色器件[74-78]。印度的 deepa，對(duì)三氧化鎢、DOT)、聚苯胺及有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合等材料均有研究，并有較深的見(jiàn)解[79-82]。法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究院 Rougier 物電致變色材料。[83-87]以及日本的 Kobayashi Norih變色材料具有詳細(xì)的研究，[88-91]等等。

斷裂成低分子化合物，而有機(jī)聚硅氧烷在受熱氧化生成的是穩(wěn)-Si 鍵，因此聚硅氧烷具有較好的熱穩(wěn)定性。另外，由于聚硅氧烷分以及偶極相互作用力與一般有機(jī)聚合物相比較弱，不會(huì)因?yàn)槭軣岫钠茐�，因此可以在一定溫度范圍�?nèi)都保持其物理性能。圖 1-7 中顯示了聚二甲基硅氧烷的結(jié)構(gòu)信息[172]，可以看到，，Si-O 鍵 1.64 ，大于 C-C 鍵的鍵長(zhǎng)（1.54 ）；并且 Si-O-Si 的鍵角為 143°大于 C-C 的鍵角（109.5°）。并且 Si-O 鍵與 C-C 鍵相比，在扭轉(zhuǎn)的的能量更小。所有這些因素，使聚硅氧烷鏈具有較好的柔順性。同聚硅氧烷外側(cè)排列的有機(jī)基團(tuán)一般都是非極性的而使硅氧烷具有超聚硅氧烷在常見(jiàn)的有機(jī)溶劑中都具有較好的溶解性，因此其可以通溶劑中，采用旋涂、滴涂或者噴涂的簡(jiǎn)便可行的成膜方法來(lái)制備薄較好的成膜性，可以有效的降低聚硅氧烷聚合物的加工成本，并且之間的結(jié)合力也較好[130]，這些優(yōu)異的性能都使聚硅氧烷具有很大的。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.2;O634.41

【參考文獻(xiàn)】

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1 熊竹君;李鳳儀;鄧鋒杰;;硅氫加成反應(yīng)催化機(jī)理的研究進(jìn)展[J];有機(jī)硅材料;2006年06期

本文編號(hào)：2665973