專利名稱：一種電致變色材料及其制備方法、以及一種電致變色裝置及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電致變色材料領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種電致變色材料及其制備方法、以及一種電致變色裝置及其制備方法。
背景技術(shù)：
電致變色是指在外加電壓的驅(qū)動下，材料的光學(xué)性能(透射率或反射率等)在可見光范圍內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定的可逆變化的現(xiàn)象。在外觀上，電致變色(EC，Electro
chromic)材料通常表現(xiàn)為顏色及透明度的可逆變化。目前已有多種應(yīng)用電致變色(EC)材料的電致變色(EC)裝置面市，例如用于減弱眩光的汽車后視鏡，根據(jù)光線變化調(diào)節(jié)反·射或吸收陽光的智能窗等。眾所周知，第一代電致變色(EC)裝置由七個不同的層組成，其中，中間的三層為作用層；所述三個作用層包括EC材料層和離子儲存材料層，EC材料層和離子儲存層由固態(tài)或液態(tài)電解質(zhì)層隔開，EC材料層和離子儲存材料層起到顏色變化與氧化還原的作用。這種EC裝置的運行主要是依靠在導(dǎo)電基板上施加一定的電壓而導(dǎo)致EC材料層和離子儲存材料發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而帶來EC裝置的顏色變化。這種傳統(tǒng)的七層EC裝置運行起來有一些限制，主要是因為其不同層的材料之間的結(jié)合都有各自的要求，具體來說對于EC裝置來說，最重要的是EC材料，EC材料按其在氧化或還原過程時是否會改變顏色而分為陰極材料和陽極材料。而與EC材料在氧化還原過程中起到互補作用的材料為離子儲存材料。EC材料和離子儲存材料要符合某些特定的要求，例如兩種材料需要有相同的電荷含量以便于EC裝置的正確運行，然而難以找到一對適當(dāng)?shù)幕パa材料。另外，采用液態(tài)電解質(zhì)存在溶劑泄漏或蒸發(fā)的隱患，反之采用固態(tài)電解質(zhì)則EC裝置內(nèi)部的離子和電子的傳輸速度相對較慢。上述局限促使本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新推出了第二代EC裝置，所述第二代EC裝置為五層結(jié)構(gòu)，第一代EC裝置的三層工作層由單層電致變色混合材料所取代。這種EC裝置的主要改進(jìn)體現(xiàn)為電致變色材料的制備過程以及電致變色裝置的制備過程的簡化。在一般的電致變色混合材料中，包含η型材料和P型材料，紫精是常見的η型(SP陽離子型，得到電子而變色)電致變色材料，與P型(即陰離子型，失去電子而變色)電致變色材料在溶液中形成互補寫-擦(writing-erasing)體系。在電場作用下,體系中兩種互補離子可自由擴(kuò)散或遷移到電解質(zhì)表層，紫精從電極處獲得電子，由氧化態(tài)轉(zhuǎn)變到還原態(tài)，對應(yīng)的陰離子材料在電極上失去電子，由還原態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸瘧B(tài)，材料由無色變?yōu)橛猩?；自擦?self-erasing)過程中，兩種離子從電解質(zhì)表層遷移到溶液內(nèi)部，相遇后電子轉(zhuǎn)移，材料褪色，常見的P型材料如吩嗪、吩噻衍生物等。然而，現(xiàn)有的第二代EC裝置為溶液型EC裝置，即電致變色混合材料為包含η型材料和P型材料的混合溶液，所述混合溶液從兩塊密封的導(dǎo)電玻璃(即ΙΤ0)上的小孔中注入。美國專利US4902108、US5202787以及US 6248263中報道了類似的EC材料，采用這種EC材料的EC裝置已經(jīng)達(dá)到商業(yè)化應(yīng)用水平。然而，這種EC裝置的缺陷在于EC材料為液態(tài)EC材料，組裝工藝復(fù)雜，液態(tài)EC材料中的溶劑容易泄露降低裝置的壽命，導(dǎo)致EC裝置破損甚至危及人身安全。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的電致變色裝置的電致變色層采用液態(tài)的電致變色材料，制作工藝復(fù)雜，并且液態(tài)的電致變色材料中的溶劑容易泄漏的技術(shù)問題。本發(fā)明提供一種電致變色材料，所述電致變色材料包含η型電致變色材料、P型電致變色材料、聚合物基質(zhì)以及第一溶劑，其中，所述η型電致變色材料為紫精化合物，所述η型電致變色材料、P型電致變色材料嵌入所述聚合物基質(zhì)中形成凝膠態(tài)電致變色材 料。在所述的電致變色材料中，所述紫精化合物的結(jié)構(gòu)式為
權(quán)利要求
1.一種電致變色材料，其特征在于所述電致變色材料包含η型電致變色材料、P型電致變色材料、聚合物基質(zhì)以及第一溶劑，其中，所述η型電致變色材料為紫精化合物，所述η型電致變色材料、P型電致變色材料嵌入所述聚合物基質(zhì)中形成凝膠態(tài)電致變色材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電致變色材料，其特征在于所述紫精化合物的結(jié)構(gòu)式為 R1和R2各自獨立地為碳原子數(shù)為1-10的烷基、碳原子數(shù)為1-5的烷基苯中的一種；Χ_為鹵素離子、ClO4' BF4_、PF6_中的一種；以100重量份電致變色材料的總重量為基準(zhǔn)，所述紫精化合物的含量為5-25重量份。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電致變色材料，其特征在于所述聚合物基質(zhì)的結(jié)構(gòu)式為
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電致變色材料，其特征在于所述P型電致變色材料為電子媒介體，所述電子媒介體選自對苯二酚、苯醌、四氰基對苯二醌二甲烷、四硫富瓦烯中的一種；以100重量份的電致變色材料的總重量為基準(zhǔn)，所述電子媒介體的含量為1-4重量份。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電致變色材料，其特征在于所述電致變色材料還包含增塑齊U，所述增塑劑的結(jié)構(gòu)式為
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電致變色材料，其特征在于所述電致變色材料還包含紫外線吸收劑，以100重量份的電致變色材料的總重量為基準(zhǔn)，紫外線吸收劑的含量為0-1重量份。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電致變色材料，其特征在于所述第一溶劑是沸點為150°C -300°C的有機(jī)溶劑。
8.—種權(quán)利要求1-7任意一項所述的電致變色材料的制備方法，其特征在于包括下述步驟將η型電致變色材料、P型電致變色材料、聚合物基質(zhì)、第一溶劑、第二溶劑混合并攪拌均勻，然后使第二溶劑揮發(fā)，得到凝膠態(tài)的電致變色材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電致變色材料的制備方法，其特征在于所述有機(jī)溶劑包括第一溶劑和第二溶劑，所述第一溶劑的沸點為150°C _300°C，所述第二溶劑的沸點為200C _80°C，所述第一溶劑和第二溶劑的體積比為O. 5-2:1。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電致變色材料的制備方法，其特征在于所述第一溶劑為丙烯碳酸酯、二甲基甲酰胺、正己醇中的一種，所述第二溶劑為丙酮、丁酮、四氫呋喃中的一種。
11.一種電致變色裝置，其特征在于，所述電致變色裝置依次包括第一基板、第一導(dǎo)電膜、電致變色層、第二導(dǎo)電膜、第二基板，所述電致變色層中含有如權(quán)利要求1-7任意一項所述的電致變色材料。
12.—種如權(quán)利要求11所述的電致變色裝置的制備方法，其特征在于包括下述步驟 步驟I、將η型電致變色材料、P型電致變色材料、聚合物基質(zhì)、第一溶劑、第二溶劑混合并攪拌均勻，得到混合溶液； 步驟2、將所述混合溶液涂布在第一導(dǎo)電膜上，使第二溶劑揮發(fā)后在第一導(dǎo)電膜上形成凝膠態(tài)的電致變色材料層； 步驟3、將第二導(dǎo)電膜放置在所述凝膠態(tài)的電致變色材料層上，加壓使所述凝膠態(tài)的電致變色材料層成型電致變色層； 步驟4、采用第一基板、第二基板將所述電致變色層密封得到所述的電致變色裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電致變色材料，所述電致變色材料包含n型電致變色材料、p型電致變色材料、聚合物基質(zhì)以及第一溶劑，其中，所述n型電致變色材料為紫精化合物，所述n型電致變色材料、p型電致變色材料嵌入所述聚合物基質(zhì)中形成凝膠態(tài)電致變色材料。本發(fā)明還提供了上述電致變色材料的制備方法，含有上述電致變色材料的電致變色裝置以及這種電致變色裝置的制備方法。本發(fā)明通過使得n型電致變色材料、p型電致變色材料嵌入聚合物基質(zhì)中，得到凝膠態(tài)電致變色材料，制備工藝簡單，凝膠態(tài)電致變色材料能夠涂布在異型面上，并且可以在室溫下制備，因而能夠應(yīng)用在熱敏性基材上，應(yīng)用范圍更為廣泛，所制得的電致變色裝置具有較好的光學(xué)性能。
文檔編號C09K9/02GK102952538SQ201110247160
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者王武林, 王韋達(dá), 杜方凱, 康振華 申請人:比亞迪股份有限公司